RU2487368C1 - Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method - Google Patents

Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method Download PDF

Info

Publication number
RU2487368C1
RU2487368C1 RU2011149054/28A RU2011149054A RU2487368C1 RU 2487368 C1 RU2487368 C1 RU 2487368C1 RU 2011149054/28 A RU2011149054/28 A RU 2011149054/28A RU 2011149054 A RU2011149054 A RU 2011149054A RU 2487368 C1 RU2487368 C1 RU 2487368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
relief
topography
hydrographic
receiver
ship
Prior art date
Application number
RU2011149054/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011149054A (en
Inventor
Сергей Петрович Алексеев
Константин Георгиевич Ставров
Евгений Андреевич Денесюк
Владимир Васильевич Чернявец
Денис Михайлович Жилин
Юрий Николаевич Жуков
Екатерина Александровна Пирогова
Евгения Анатольевна Усольцева
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") filed Critical Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ")
Priority to RU2011149054/28A priority Critical patent/RU2487368C1/en
Publication of RU2011149054A publication Critical patent/RU2011149054A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487368C1 publication Critical patent/RU2487368C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: method for stereophotography of the bottom topography of a water body involves moving sonar equipment by a hydrographic ship which is fitted with devices for measuring speed and heading, a depth metre, a receiver-indicator of a satellite navigation system and/or a receiver-indicator of a radio navigation system connected to the ship computer. The sonar equipment is in form of a hydrographic side-scanning echograph which radiates probing pulses and receives signals reflected from the bottom surface, whose intensity is continuously recorded, parallactic shift between corresponding records of images of the bottom topography of the water body on echograms of two loggers and their geodetic coordinates are determined and stereo maps of the bottom topography of the water body are constructed based on the obtained data. A digital map of the bottom relief of the water body is first formed based on archival data. Antennae of the sonar equipment are placed in the vertical plane, each on board of the hydrographic ship. The obtained discrete measurements are used to construct a digital map of the bottom relief; Topographic analysis of the topography is carried out to plot a Kronrod-Rib graph and Morse-Smale complexes for each piecewise linear surface and fractal parametres of the topography are estimated. The apparatus has two receive-transmit antennae, two electromechanical recorders, a plotting device, a unit for determining parallactic shift between corresponding records of images of the topography on loggers of the electromechanical recorders, a stereo map of the bottom topography of the water body and data-connected to the ship computer; the apparatus further includes a functional unit, an inertial measurement module connected to the receiver-indicator of the satellite navigation system and an electronic cartographic navigation system.
EFFECT: high accuracy of reconstructing bottom topography during stereophotography of a microtopography using sonar equipment.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области гидрографии и может быть использовано для стереосъемки рельефа дна акватории гидроакустическим средством (ГАС), а также поиска подводных объектов, расположенных на поверхности дна акватории.The invention relates to the field of hydrography and can be used for stereo surveying the topography of the bottom of the water area with a hydroacoustic means (GAS), as well as searching for underwater objects located on the bottom surface of the water area.

Известен способ стереосъемки рельефа дна акватории (патент US №3781775, кл. 340/3R [1]), который включает перемещение носителем двух ГАС по заданным галсам, антенны которых разнесены в горизонтальной плоскости на заданную величину, определение составляющей базиса стереообзора, при этом антенны ГАС излучают зондирующие импульсы, которые по мере распространения последовательно облучают поверхность дна акватории, принимают отраженные от поверхности дна сигналы, измерение времени от момента излучения каждого зондирующего импульса до момента приема каждого отраженного от поверхности дна импульса с непрерывной регистрацией их интенсивности, определение параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа дна акватории или затонувших объектов на эхограммах двух самописцев ГАС, возникающего за счет разноса их антенн, и их геодезических координат и составление по полученным данным стереокарты рельефа дна акватории.A known method of stereo surveying the topography of the bottom of the water area (US patent No. 3781775, class 340 / 3R [1]), which includes the carrier moving two HACs along predetermined tacks, the antennas of which are spaced horizontally by a predetermined amount, determining the basis component of the stereo survey, while the antenna GAS emit sounding pulses, which sequentially irradiate the bottom surface of the water area as they propagate, receive signals reflected from the bottom surface, measuring the time from the moment of emission of each probe pulse to the moment of reception of each pulse reflected from the bottom surface with continuous recording of their intensity, determining the parallactic displacement between the corresponding images of the bottom topography of the water area or sunken objects on the echograms of two GAS recorders, arising from the spacing of their antennas, and their geodetic coordinates and compiling a stereo relief map from the received data bottom of the water area.

Известный способ стереосъемки микрорельефа дна акватории ([1]) реализован посредством устройства, содержащего два ГАС, которые включают функционально соединенные две акустические антенны, два приемопередатчика, два электромеханических регистратора, фотограмметрический прибор, приемник космической навигационной системы, блок вычисления параллактического смещения между записями изображений рельефа на эхограммах двух самописцев ГАС и их геодезических координат и отображения стереокарты рельефа дна поверхности акватории.The known method of stereo shooting of the microrelief of the bottom of the water area ([1]) is implemented by means of a device containing two HAS, which include functionally connected two acoustic antennas, two transceivers, two electromechanical registrars, a photogrammetric device, a receiver for a space navigation system, a unit for calculating the parallactic displacement between records of relief images on echograms of two GAS recorders and their geodetic coordinates and display of a stereo map of the relief of the bottom of the surface of the water area.

При этом вычисление параллактического смещения вычисляют как разность параллаксов (ΔР) двух точек, разнесенных по вертикали в соответствии с зависимостьюIn this case, the calculation of the parallactic displacement is calculated as the difference of parallaxes (ΔР) of two points spaced vertically in accordance with the dependence

Δ P = { [ g + ( l - d ) ] - [ g + d ] } - { [ g H + ( l - d ) ] - [ g H - d ] } , ( 1 )

Figure 00000001
Δ P = { [ g + ( l - d ) ] - [ g + d ] } - { [ g H + ( l - d ) ] - [ g H - d ] } , ( one )
Figure 00000001

где g = Z B

Figure 00000002
- коэффициент формы рельефа;Where g = Z B
Figure 00000002
- relief shape factor;

Z - глубина нижней точки;Z is the depth of the lower point;

В - базис стереообзора;B is the basis for stereo viewing;

d = d ' B

Figure 00000003
- нормированная позиция нижней точки; d = d '' B
Figure 00000003
- normalized position of the lower point;

Н=i-h - условное превышение;H = i-h - conditional excess;

h = h ' z

Figure 00000004
- нормированное превышение верхней точки над нижней, h = h '' z
Figure 00000004
- normalized excess of the upper point over the lower,

где h' - превышение нижней точки.where h 'is the excess of the lower point.

Недостатками известного способа стереосъемки рельефа дна акватории и устройства для его осуществления, исходя из их сущности, являются:The disadvantages of the known method of stereo surveying the topography of the bottom of the water area and a device for its implementation, based on their nature, are:

- трудоемкость вычисления ΔР по формуле (1);- the complexity of calculating ΔP by the formula (1);

- наличие погрешности определения ΔР от углов крена, дифферента и рыскания носителя ГАС;- the presence of an error in determining ΔР from the angles of heel, trim and yaw of the HAS carrier;

- зависимость стереообзора от величины базиса, что ограничивает глубину стереосъемки на акватории при неизменном базисе.- the dependence of the stereo survey on the value of the basis, which limits the depth of stereo shooting in the water with a constant basis.

Кроме того, при решении прикладных задач, например, связанных со строительством подводных трубопроводов на больших глубинах, весьма важным является, чтобы все формы рельефа или искусственные подводные объекты были идентифицированы в ходе батиметрической инструментальной съемки по измеренным глубинам звуковыми сигналами, формируемыми, в частности, высокочастотными многолучевыми эхолотами для получения детальной картины рельефа дна.In addition, when solving applied problems, for example, related to the construction of underwater pipelines at great depths, it is very important that all landforms or artificial underwater objects are identified during bathymetric instrumental surveys by measured depths with sound signals generated, in particular, by high-frequency ones multi-beam echo sounders to obtain a detailed picture of the bottom topography.

При съемке рельефа дна многолучевыми эхолотами глубины в горизонтальной плоскости измеряются (формируются) с определенной дискретностью, которая связана с углом направления луча, способом формирования лучей, частотой многолучевого эхолота, разрешающей способностью формирования луча. Причем эта дискретность является в общем случае функцией глубины L=f(H).When surveying the bottom topography with multi-beam echo sounders, depths in the horizontal plane are measured (formed) with a certain discreteness, which is associated with the angle of the beam direction, the method of beam formation, the frequency of the multi-beam echo sounder, the resolution of the beam formation. Moreover, this discreteness is generally a function of the depth L = f (H).

Например, для высокочастотного многолучевого эхолота типа ЕМ 100, используемого при проведении батиметрической инструментальной съемки при проектных работах при прокладке подводных магистральных трубопроводов для транспортировки углеводородов, горизонтальная дискретность распределения глубин на равном расстоянии в мелководном режиме равна L=6,3% Н, где Н - глубина, при распределении глубин на равных углах это расстояние на боковых лучах увеличивается по сравнению с центральными лучами. Это приводит к тому, что при увеличении глубины съемки возможен пропуск опасной для трубопровода формы рельефа. С точки зрения проектирования параметров трубопровода, пересечение трубопроводом такой опасной формы приводит к увеличению свободного пролета трубы и увеличению нагрузки в точке касания трубы с рельефом опасной формы. При проектировании параметров трубопровода основой является батиметрический профиль, и отсутствие фиксации на профиле опасной глубины в реальных условиях может приводить к превышению допустимых нагрузок на трубу и, соответственно, к ее повреждению, поэтому задача определения вероятности пропуска опасной формы рельефа при проведении батиметрической съемки является весьма актуальной.For example, for a high-frequency multipath echo sounder of the EM 100 type, used during bathymetric instrumental surveys during design works when laying underwater trunk pipelines for hydrocarbon transportation, the horizontal discreteness of the depth distribution at an equal distance in shallow mode is L = 6.3% N, where N is depth, when the depths are distributed at equal angles, this distance on the lateral rays increases compared to the central rays. This leads to the fact that with an increase in the depth of shooting, it is possible to skip the relief form, which is dangerous for the pipeline. From the point of view of designing the parameters of the pipeline, the intersection of such a dangerous form by the pipeline leads to an increase in the free span of the pipe and an increase in the load at the point of contact of the pipe with the relief of the dangerous shape. When designing the parameters of the pipeline, the basis is the bathymetric profile, and the absence of fixation on the profile of dangerous depth in real conditions can lead to exceeding the permissible loads on the pipe and, accordingly, to its damage, therefore, the task of determining the probability of missing a dangerous shape of the relief during bathymetric surveying is very important .

Аналогичная проблема характерна и для ГАС, выполненной в виде гидрографического эхографа бокового обзора типа ГЭБО - 100, предназначенного для производства гидрографических работ в целях выявления характера рельефа дна или поиска подводных объектов, представляющих навигационную опасность (Инструкция по использованию гидрографического эхографа ГЭБО - 100. Министерство обороны союза ССР, Главное управление навигации и океанографии. Адмиралтейский №9125, 1985, с.5-45 [2]).A similar problem is also characteristic of the hydro-logging system, made in the form of a hydrographic echograph of a side view, type GEBO-100, designed to perform hydrographic work in order to identify the nature of the bottom topography or to search for underwater objects that pose a navigational hazard (Instructions for using the hydrographic sonograph GEBO-100. Ministry of Defense USSR, General Directorate of Navigation and Oceanography, Admiralteysky No. 9125, 1985, p.5-45 [2]).

При этом восстановление формы рельефа дна по дискретным измерениям выполняют путем интегральных преобразований на основе комбинаторного метода анализа геопространственных полей по точечным измерениям. При этом одной из важных подготовительных задач является задача построения цифровой модели рельефа (ЦМР). Эта задача осуществляется либо по картографическим материалам, либо по исходным данным измерений глубин. В последнем случае, для получения ЦМР применяют вычислительные процедуры, встроенные в программные пакеты геоинформационных систем (ГИС). Однако ГИС технологии не позволяют получить логически обоснованные ЦМР. Это обусловлено двумя основными обстоятельствами.In this case, the restoration of the shape of the bottom topography from discrete measurements is performed by integral transformations based on the combinatorial method of analyzing geospatial fields from point measurements. In this case, one of the important preparatory tasks is the task of constructing a digital elevation model (DEM). This task is carried out either according to cartographic materials, or according to the initial data of depth measurements. In the latter case, to obtain DEM, computational procedures are used that are built into the software packages of geographic information systems (GIS). However, GIS technologies do not allow obtaining logically sound DTMs. This is due to two main circumstances.

Первое обстоятельство связано с искажениями смысла при использовании математических терминов в геоинформатике. Эта логическая ошибка относится к софистическим приемам, основанным на подмене понятий. Например, в геоинформатике используются математические методы интерполяции и аппроксимации, при этом как интерполируемая функция неизвестна, так неизвестен и класс аппроксимируемых функций. Тогда как в математике эти термины применимы либо к заданной функции или к заданному классу функций. Другими словами, в условиях геоинформатики применение этих терминов, равно как и соответствующих им математических методов, логически некорректно.The first circumstance is associated with distortions of meaning when using mathematical terms in geoinformatics. This logical error refers to sophisticated techniques based on the substitution of concepts. For example, in geoinformatics, mathematical methods of interpolation and approximation are used, while the interpolated function is unknown, the class of approximated functions is also unknown. Whereas in mathematics these terms are applicable either to a given function or to a given class of functions. In other words, in terms of geoinformatics, the application of these terms, as well as the corresponding mathematical methods, is logically incorrect.

Второе обстоятельство связано с тем, что используются алгоритмы, свойства которых неадекватно соответствуют свойствам рельефа. Например, эвристический метод интерполяции - крикинг, в основе использует искусственное предположение о рельефе как стационарной случайной функции, что противоречит одному из постулатов теории измерений, который утверждает, что измеряемая величина не может быть случайной (Лячнев В.В., Сирая Т.Н., Довбета Л.И. Основы теории измерений физических величин. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2004. - 310 с.). Напротив, другой метод - триангуляции - не учитывает основное свойство рельефа - изменчивости. Триангуляция учитывает только свойство взаимного расположения координат точек, а значения высот (глубин) в них не использует. Рельеф в виде ЦМР описывается некоторой областью поверхности в фиксированном пространственном масштабе. При этом остаются неизвестным и алгоритмы получения ЦМР, и алгоритмы согласования ЦМР с другими масштабами этой территории или граничащими с ней. При таком подходе полностью отсутствует представление о рельефе как единой целостной структуре, включающей все масштабы геоморфологичеких форм на всей поверхности Земли. В этих условиях построить логически корректную технологию автоматизированной обработки гидрографических измерений для построения рельефа дна практически невозможно.The second circumstance is connected with the fact that algorithms are used whose properties do not adequately correspond to the properties of the relief. For example, the heuristic method of interpolation - cricketing - basically uses an artificial assumption of relief as a stationary random function, which contradicts one of the tenets of measurement theory, which argues that the measured value cannot be random (Lyachnev V.V., Syraya T.N. , Dovbeta LI Fundamentals of the theory of measurements of physical quantities. - SPb .: Publishing house of SPbGETU "LETI", 2004. - 310 p.). On the contrary, another method - triangulation - does not take into account the main property of the relief - variability. Triangulation takes into account only the property of the relative position of the coordinates of the points, and does not use the values of heights (depths) in them. The relief in the form of a DEM is described by a certain area of the surface at a fixed spatial scale. At the same time, the algorithms for obtaining DEMs and the algorithms for matching DEMs with other scales of the territory or bordering it remain unknown. With this approach, there is completely no understanding of the relief as a single integral structure, including all scales of geomorphological forms on the entire surface of the Earth. Under these conditions, it is practically impossible to build a logically correct technology for the automated processing of hydrographic measurements to build the bottom topography.

Разрешение этой проблемной ситуации требует разработки описания рельефа как единого формализованного объекта с явным перечислением его свойств. Только наличие такой информации позволит осуществить разработку конструктивной автоматизированной технологии построения рельефа дна по гидрографическим измерениям.The resolution of this problem situation requires the development of a description of the relief as a single formalized object with an explicit listing of its properties. Only the availability of such information will allow the development of a constructive automated technology for constructing the bottom topography by hydrographic measurements.

Выявленные недостатки присущи и другим аналогам (патент RU №2292062 С2, 20.01.2007 [3], патент RU №2272303 С1, 20.03.2006 [4], патент RU №2340916 С1, 10.12.2008 [5], патент RU №2326408, 10.06.2008 [6], патент RU №1829019 A1, 27.07.1993 [7], патент JP №10325871 A, 08.12.1998 [8], патент JP №94372890 A, 25.12.1992 [9]).The identified shortcomings are inherent in other analogues as well (patent RU No. 2292062 C2, 01.20.2007 [3], patent RU No. 2272303 C1, 03.20.2006 [4], patent RU No. 2340916 C1, 12/10/2008 [5], patent RU No. 23232408 , 10.06.2008 [6], patent RU No. 1829019 A1, 07/27/1993 [7], JP patent No. 10325871 A, 12/08/1998 [8], JP patent No. 94372890 A, 12/25/1992 [9]).

Задачей предлагаемого технического решения является повышение достоверности восстановления рельефа дна при выполнении стереосъемки микрорельефа дна акватории посредством ГАС.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of the restoration of the bottom topography when performing stereo imaging of the microrelief of the bottom of the water area by means of a GAS.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе стереосъемки рельефа дна акватории, включающем перемещение гидроакустического средства по заданным галсам на акватории посредством гидрографического судна, оснащенного измерителями скорости и курса движения, измерителем глубины, приемоиндикатором спутниковой навигационной системы и/или приемоиндикатором радионавигационной системы, соединенных с судовой ЭВМ, при этом посредством антенн гидроакустического средства, выполненного в виде гидрографического эхографа бокового обзора, излучают зондирующие импульсы, которые по мере их распространения последовательно облучают поверхность дна акватории, принимают отраженные от поверхности дна сигналы, измерение времени от момента излучения каждого зондирующего импульса и непрерывную регистрацию их интенсивности, определение параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа дна акватории на эхограммах двух самописцев и их геодезических координат и по полученным данным составление стереокарты рельефа дна акватории, предварительно формируют цифровую карту рельефа дна акватории по архивным данным с выделением опасных форм рельефа, антенны гидроакустического средства размещают в вертикальной плоскости по одному борту гидрографического судна, излучение зондирующих импульсов выполняют синхронно для каждой антенны на разных частотах, отраженные от поверхности дна сигналы принимают по направлениям, образующим с вертикальной плоскостью, перпендикулярной с диаметральной плоскостью гидрографического судна, два симметричных заданных угла, по полученным дискретным измерениям строят цифровую карту рельефа дна, выполняют топологический анализ рельефа, при этом формируют граф Кронрода-Риба и комплексы Морса-Смейла для каждой кусочно-линейной поверхности, выполняют оценку фрактальных параметров рельефа, в устройство для осуществления способа стереосъемки рельефа дна акватории, выполненное в виде гидроакустического средства, содержащего функционально соединенные две приемоизлучающие антенны, два электромеханических регистратора, фотограмметрический прибор, блок определения параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа на самописцах электромеханических регистраторов, стереокарту рельефа дна акватории съемки и информационно соединенного с судовой ЭВМ, дополнительно введены функциональный блок, своими входами соединенный с выходами двух электромеханических регистраторов, а своим входом-выходом соединенный с входом-выходом судовой ЭВМ, инерциальный измерительный модуль, соединенный с приемоиндикатором спутниковой навигационной системы, электронная картографическая навигационная система, соединенная своим входом-выходом с входом-выходом судовой ЭВМ, две приемоизлучающие антенны установлены на шасси, снабженные измерительным инерциальным модулем, соединенным с приемоиндикатором спутниковой навигационной системы.The problem is solved due to the fact that in the method of stereo surveying the topography of the bottom of the water area, which includes moving the hydroacoustic means along predetermined tacks in the water area using a hydrographic vessel equipped with speed and heading meters, depth gauge, receiver-indicator of the satellite navigation system and / or receiver-indicator of the radio navigation system, connected with a ship computer, with the help of antennas of hydroacoustic means made in the form of a hydrographic echograph of a lateral survey they emit sounding pulses, which, as they propagate, sequentially irradiate the surface of the bottom of the water area, receive signals reflected from the bottom surface of the bottom, measure the time from the moment of emission of each probe pulse and continuously record their intensity, determine the parallactic displacement between the corresponding records of the bottom topography images on the echograms two recorders and their geodetic coordinates and according to the data compiled a stereo map of the relief of the bottom of the water area, previously a digital relief map of the bottom of the water area is formed according to archive data with the identification of dangerous landforms, the hydroacoustic means are placed in the vertical plane on one side of the hydrographic vessel, the radiation of the probe pulses is performed synchronously for each antenna at different frequencies, the signals reflected from the bottom surface are received in the directions forming with a vertical plane perpendicular to the diametrical plane of the hydrographic vessel, two symmetrical predetermined angles, obtained from discrete and a digital map of the bottom topography is built up for measurements, topological analysis of the topography is performed, while the Kronrod-Rieb graph and Morse-Smale complexes are formed for each piecewise-linear surface, the fractal parameters of the topography are evaluated in a device for implementing the method of stereo surveying of the topography of the bottom of the water, made in the form hydroacoustic means containing functionally connected two transceiver antennas, two electromechanical recorders, photogrammetric device, parallactic cm detection unit the communication between the corresponding records of the relief images on the recorders of the electromechanical recorders, the stereo map of the relief of the bottom of the shooting area and the information computer connected to the ship computer, a function block is additionally introduced, connected to the outputs of two electromechanical recorders by its inputs, and connected to the input-output of the ship computer by its input / output, inertial measuring module connected to the receiver-indicator of the satellite navigation system, electronic cartographic navigation system, connected by its input-output to the input-output of a ship's computer, two receiving-emitting antennas are mounted on a chassis equipped with a measuring inertial module connected to the receiver-indicator of the satellite navigation system.

Новые отличительные признаки предлагаемого технического решения заключаются в том, что предварительно формируют цифровую карту рельефа дна акватории по архивным данным с выделением опасных форм рельефа, антенны гидроакустического средства размещают в вертикальной плоскости по одному борту гидрографического судна, излучение зондирующих импульсов выполняют синхронно для каждой антенны на разных частотах, отраженные от поверхности дна сигналы принимают по направлениям, образующим с вертикальной плоскостью, перпендикулярной с диаметральной плоскостью гидрографического судна, два симметричных заданных угла, по полученным дискретным измерениям строят цифровую карту рельефа дна, выполняют топологический анализ рельефа, при этом формируют граф Кронрода-Риба и комплексы Морса-Смейла для каждой кусочно-линейной поверхности, выполняют оценку фрактальных параметров рельефа, в устройство для осуществления способа стереосъемки рельефа дна акватории, выполненное в виде гидроакустического средства, содержащего функционально соединенные две приемоизлучающие антенны, два электромеханических регистратора, фотограмметрический прибор, блок определения параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа на самописцах электромеханических регистраторов, стереокарту рельефа дна акватории съемки и информационно соединенного с судовой ЭВМ, дополнительно введены функциональный блок, своими входами соединенный с выходами двух электромеханических регистраторов, а своим входом-выходом соединенный с входом-выходом судовой ЭВМ, инерциальный измерительный модуль, соединенный с приемоиндикатором спутниковой навигационной системы, электронная картографическая навигационная система, соединенная своим входом-выходом со входом-выходом судовой ЭВМ, две приемоизлучающие антенны установлены на косвенной стабилизируемой платформе, снабженной измерительным инерциальным модулем, соединенным с приемоиндикатором спутниковой навигационной системы.New distinctive features of the proposed technical solution are that they preliminarily form a digital map of the relief of the bottom of the water area according to archive data with the identification of dangerous landforms, the antennas of the hydroacoustic means are placed in the vertical plane on one side of the hydrographic vessel, the radiation of the probe pulses is performed synchronously for each antenna on different the frequencies reflected from the bottom surface, the signals are received in directions forming with a vertical plane perpendicular to the diameter by the horizontal plane of the hydrographic vessel, two symmetric given angles, from the obtained discrete measurements, construct a digital map of the bottom topography, perform topological analysis of the topography, and form the Kronrod-Rieb graph and Morse-Smale complexes for each piecewise linear surface, evaluate the fractal parameters of the topography, into a device for implementing the method of stereo surveying the topography of the bottom of the water area, made in the form of hydroacoustic means containing functionally connected two receiving-emitting antennas, two an electromechanical recorder, a photogrammetric device, a unit for determining the parallactic displacement between the corresponding relief image records on the electromechanical recorders, a stereo topographic map of the bottom of the shooting area and information connected to the ship's computer, a functional unit is additionally introduced, connected to the outputs of two electromechanical registrars with its inputs, and its input, output connected to the input-output of the ship's computer, an inertial measuring module connected to satellite navigation system indicator, an electronic chart-based navigation system connected by its input-output to the input-output of a ship's computer, two receiving-emitting antennas are mounted on an indirect stabilized platform equipped with an inertial measuring module connected to the receiving-indicator of the satellite navigation system.

При перемещении гидрографического судна, оснащенного ГАС с установкой двух приемопередающих антенн в вертикальной плоскости по одному борту гидрографического судна, с излучением зондирующих импульсов синхронно для каждой антенны на разных частотах, прием отраженных от поверхности дна сигналов по направлениям, образующим с вертикальной плоскостью, перпендикулярной с диаметральной плоскостью гидрографического судна, два симметричных заданных угла позволяют последовательно освещать каждый элемент рельефа дна сначала одним, а затем другим акустическим лучом, что и обуславливает возникновение продольного параллакса в направлении перемещения гидрографического судна. При этом роль линейного базиса играет угловой раствор характеристики направленности антенн (акустических лучей), который является угловым базисом стереобзора.When moving a hydrographic vessel equipped with a GAS with the installation of two transceiver antennas in the vertical plane on one side of the hydrographic vessel, with the emission of probe pulses synchronously for each antenna at different frequencies, the reception of signals reflected from the bottom surface in directions forming with a vertical plane perpendicular to the diametric the plane of the hydrographic vessel, two symmetrical predetermined angles make it possible to sequentially illuminate each element of the bottom topography first with one, and then another acoustic beam, which causes the occurrence of longitudinal parallax in the direction of movement of the hydrographic vessel. The role of the linear basis is played by the angular solution of the directivity characteristics of the antennas (acoustic rays), which is the angular basis of the stereo survey.

Предварительное формирование цифровой карты рельефа заданной акватории по архивным данным с выделением опасных форм рельефа позволяет исключить вероятность пропуска опасной формы рельефа при проведении батиметрической съемки.Preliminary formation of a digital elevation map of a given water area from archive data with the identification of dangerous landforms eliminates the possibility of missing a dangerous landform during bathymetric surveys.

Применение методов описания рельефа с помощью функций Морса, графов Кронрода-Риба и комплексов Морса-Смейла обеспечивает возможность:Application of relief description methods using Morse functions, Kronrod-Reeb graphs, and Morse-Smale complexes provides the possibility of:

- топологического кодирования форм рельефа;- topological coding of relief forms;

- картографической генерализации;- cartographic generalization;

- распознавания геоморфологических объектов;- recognition of geomorphological objects;

- формальной классификации геоморфологических объектов;- formal classification of geomorphological objects;

- замощения поверхности рельефа семейством параметризованных (полиномиальных) функций, заданных на клетках Морса-Смейла;- tiling the surface of the relief with a family of parametrized (polynomial) functions defined on Morse-Smale cells;

- иерархически оценивать степень сходства двух карт рельефа, представляющих одну область, в одном или разных масштабах;- hierarchically assess the degree of similarity of two terrain maps representing the same area, at the same or different scales;

- оценки достоверности выделенных форм рельефа с учетом погрешности и мощности исходной информации;- assessment of the reliability of the selected relief forms, taking into account the error and power of the source information;

- оценки степени достаточности набора точечных измерений для восстановления рельефа с заданной подробностью.- assessing the degree of sufficiency of a set of point measurements to restore the relief with a given detail.

Для осуществления перечисленных возможностей в устройство для осуществления способа введен функциональный блок, реализующий следующий перечень основных алгоритмов:To implement the above features, a functional block has been introduced into the device for implementing the method, which implements the following list of basic algorithms:

- восстановления рельефа по дискретным измерениям с использованием топологических;- relief reconstruction by discrete measurements using topological;

- формирования графа Кронрода-Риба для кусочно-линейной поверхности;- the formation of the Kronrod-Reeb graph for a piecewise linear surface;

- формирования комплексов Морса-Смейла для кусочно-линейной поверхности;- the formation of Morse-Smale complexes for a piecewise linear surface;

упрощения кусочно-линейной поверхности с использованием полученных для нее структур графа Кронрода-Риба и комплексов Морса-Смейла;simplification of a piecewise linear surface using the structures of the Kronrod-Reeb graph and Morse-Smale complexes obtained for it;

- оценку фрактальных параметров рельефа на основе заданных структур графа Кронрода-Риба и комплексов Морса-Смейла, что позволяет реализовать восстановление сложных конструкций рельефа, например "пещер", "тоннелей" и т.п. на основе положения теории гомологии.- assessment of fractal relief parameters based on the given structures of the Kronrod-Rieb graph and Morse-Smale complexes, which allows the restoration of complex relief structures, such as “caves”, “tunnels”, etc. based on the position of the theory of homology.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3). Фиг.1. Блок-схема устройства для реализации способа стереосъемки рельефа. Блок-схема содержит гидрографическое судно 1, оснащенное измерителем скорости 2, курсоуказателем 3, измерителем глубины 4, приемоиндикаторами 5 и 6 спутниковой и радионавигационной систем соответственно, гидроакустическое средство, выполненное в виде гидрографического эхографа 7 бокового обзора, судовую ЭВМ 8, функциональный блок 9, электронную картографическую навигационную информационную систему (ЭКНИС) 10, инерциальный измерительный модуль 11.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings (figure 1, 2, 3). Figure 1. The block diagram of the device for implementing the method of stereo relief. The block diagram contains a hydrographic vessel 1 equipped with a speed meter 2, a direction indicator 3, a depth gauge 4, receiver-indicators 5 and 6 of satellite and radio navigation systems, respectively, a hydroacoustic device made in the form of a hydrographic sonograph 7 of a side view, a ship computer 8, a functional unit 9, electronic cartographic navigation information system (ECDIS) 10, inertial measuring module 11.

Фиг.2. Блок-схема гидрографического эхографа 6 бокового обзора. Блок-схема включает функционально соединенные две приемоизлучающие антенны 12, два приемопередатчика 13, два электромеханических регистратора 14, фотограмметрический прибор 15, блок 16 определения параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа дна на самописцах электромеханических регистраторов 14.Figure 2. The block diagram of the hydrographic ultrasound system 6 side view. The block diagram includes functionally connected two transceiver antennas 12, two transceivers 13, two electromechanical registrars 14, a photogrammetric device 15, a block 16 for determining the parallactic displacement between the corresponding records of bottom relief images on the recorders of electromechanical registrars 14.

Фиг.3 (а, б, в, г). Схема бокового обзора дна. Позициями обозначены: гидрографическое судно 1, направления лучей 17, 18, формируемых соответственно приемоизлучающими антеннами 12, дно 19 акватории съемки, расположение съемочного галса 20, стереокарта 21, V - скорость гидрографического судна 1, x, у, z - координатные оси, А и С - произвольные точки на дне акватории, Р - параллакс произвольных точек А и С на эхограммах электромеханических регистраторов 14, XA, XC и X A '

Figure 00000005
, X C '
Figure 00000006
- абсциссы точек А и С, снятые с эхограмм электромеханических регистраторов 14, соответственно посредством фотограмметрического прибора 7, α - угол между вертикалью и направлением на точку отражения, h - относительное превышение точек А и С.Figure 3 (a, b, c, d). Scheme of side view of the bottom. The positions indicate: hydrographic vessel 1, the directions of the rays 17, 18 formed respectively by the receiving-emitting antennas 12, the bottom 19 of the shooting area, the location of the survey tack 20, the stereo map 21, V - the speed of the hydrographic vessel 1, x, y, z - coordinate axes, A and C - arbitrary points at the bottom of the water area, P - parallax of arbitrary points A and C on the echograms of electromechanical recorders 14, X A , X C and X A ''
Figure 00000005
, X C ''
Figure 00000006
- abscissas of points A and C taken from echograms of electromechanical recorders 14, respectively, by means of a photogrammetric device 7, α is the angle between the vertical and the direction to the reflection point, h is the relative excess of points A and C.

Гидроакустическое средство для съемки рельефа дна выполнено в виде гидрографического эхографа 6 бокового обзора и включает функционально соединенные две приемоизлучающие антенны 12, два электромеханических регистратора 14, фотограмметрический прибор 15, блок 16 определения параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа на самописцах электромеханических регистраторов 14 со стереокартой рельефа дна акватории съемки и информационно соединенного с судовой ЭВМ 8, функциональный блок 9, который своими входами соединен с выходами двух электромеханических регистраторов 14, а своим входом-выходом соединенный с входом-выходом судовой ЭВМ 8, две приемоизлучающие антенны 12 установлены на шасси, снабженных измерительным инерциальным модулем 11, соединенным с приемоиндикатором 5 спутниковой навигационной системы.The hydroacoustic means for capturing the bottom topography is made in the form of a hydrographic echograph 6 of the side view and includes functionally connected two transceiving antennas 12, two electromechanical registrars 14, a photogrammetric device 15, a parallactic displacement determination unit 16 between the corresponding records of the relief images on the recorders of the electromechanical registrars 14 with a stereo relief map the bottom of the shooting area and information connected to the ship's computer 8, a functional unit 9, which with its inputs connected to the outputs of two electromechanical recorders 14, and its input-output connected to the input-output of the ship's computer 8, two transceiver antennas 12 are mounted on a chassis equipped with a measuring inertial module 11 connected to the receiver 5 of the satellite navigation system.

Аналогом гидрографического эхографа 6 бокового обзора является гидрографический эхограф ГЭБО-100 [2].An analogue of the hydrographic echograph 6 of the side view is the hydrographic echograph GEBO-100 [2].

Измеритель скорости 2, курсоуказатель 3, измеритель глубины 4, приемоиндикаторы 5 и 6 спутниковой и радионавигационной систем являются штатными средствами гидрографического судна 1 для обеспечения решения навигационных задач и батиметрической съемки.Speed meter 2, heading indicator 3, depth gauge 4, receiver-indicators 5 and 6 of satellite and radio navigation systems are standard means of hydrographic vessel 1 for solving navigation problems and bathymetric surveys.

Инерциальный измерительный модуль 11 представляет собой бесплатформенный инерциальный измерительный модуль, построенный на волоконно-оптических гироскопах и миниатюрных акселерометрах и микровычислителе, установленных в едином корпусе и соединенных с приемоиндикатором 5 спутниковой навигационной системы GPS/ГЛОНАСС, аналогом которого является миниатюрная интегрированная инерциальная/спутниковая система навигации и ориентации типа «Мини-навигация-1» (ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор») и предназначен для выработки углов качки и рыскания, вертикальной качки и составляющих угловой скорости как гидрографического судна 1, так и в месте установки приемоизлучающих антенн 12.The inertial measuring module 11 is a strapdown inertial measuring module built on fiber optic gyroscopes and miniature accelerometers and a microcomputer installed in a single housing and connected to the receiver-indicator 5 of the GPS / GLONASS satellite navigation system, the analogue of which is a miniature integrated inertial navigation / satellite / satellite system orientation type "Mini-Navigation-1" (JSC "Concern" Central Research Institute "Elektropribor") and is designed to develop pitching and trot angles kaniya, vertical rolling and angular velocity components of both the hydrographic vessel 1 and at the installation site of the receiving-emitting antennas 12.

Электронная картографическая навигационная информационная система (ЭКНИС) 10 представляет собой ЭКНИС типа «СОЭНКИ 4000-19» (Судостроение, №4, 2010, с.54) и предназначена за контролем передвижения гидрографического судна 1 при производстве батиметрической съемки и отображении информации на видео - плоттере, аналогом является панорамный эхолот-видео - плоттер типа ПЭВ-К (В.А.Воронин, С.П.Тарасов, В.И.Тимошенко. Гидроакустические параметрические системы. Ростов-на-Дону. «Ростиздат». 2004, с.302-307).The Electronic Chart Navigation Information System (ECDIS) 10 is an ECDIS of the "SOENKI 4000-19" type (Shipbuilding, No. 4, 2010, p. 54) and is designed to control the movement of hydrographic vessel 1 during bathymetric surveying and displaying information on a video plotter , analogue is a panoramic echo sounder-video - plotter type PEV-K (V.A. Voronin, S.P. Tarasov, V.I. Timoshenko. Hydroacoustic parametric systems. Rostov-on-Don. "Rostizdat". 2004, p. 302-307).

Функциональный блок 9 представляет собой аппаратно-программный блок и состоит из процессора, графических ускорителей, объектно-графического движка типа OGRE, программных модулей типа PhysX, Hydrax, Skyx и ANSYS AQWA. В качестве графического движка возможно также применение коммерческих движков типа CRY ENGINE, VALVE или аналогичных.Function block 9 is a hardware-software block and consists of a processor, graphics accelerators, an object-graphics engine such as OGRE, software modules such as PhysX, Hydrax, Skyx and ANSYS AQWA. As a graphic engine, it is also possible to use commercial engines such as CRY ENGINE, VALVE or similar.

Предлагаемый способ стереосъемки рельефа дна акватории осуществляется следующим образом.The proposed method of stereo surveying the relief of the bottom of the water area is as follows.

При движении гидрографического судна 1, оснащенного соответствующей измерительной аппаратурой (фиг.1, 2) для обеспечения задач навигации и батиметрической съемки, по запланированному съемочному галсу 20, по управляющим электрическим сигналам, выработанным в электромеханических регистраторах 14, приемопередатчиками 13 и приемоизлучающими антеннами 12 осуществляется излучение на разной частоте ультразвуковых зондирующих сигналов к поверхности дна 19 акватории съемки и приема отраженных от нее данных импульсов по направлениям, образующим с вертикальной плоскостью, перпендикулярной с диаметральной плоскостью гидрографического судна 1, два симметричных заданных угла α и регистрации отраженных от поверхности дна сигналов на самописцах механических регистраторов 14.When moving a hydrographic vessel 1, equipped with appropriate measuring equipment (Fig. 1, 2) to provide navigation and bathymetric surveying tasks, the planned electrical survey signals 20 generated by electromechanical recorders 14, transceivers 13 and transceiving antennas 12 emit radiation at different frequencies of ultrasonic sounding signals to the bottom surface 19 of the shooting area and receiving data pulses reflected from it in directions forming a vertical plane perpendicular to the diametral plane of the hydrographic vessel 1, two symmetric predetermined angles α and registration of signals reflected from the bottom surface on the recorders of mechanical recorders 14.

Продольный параллакс Р произвольных точек A и С на эхограммах электромеханических регистраторов 14 определяют в соответствии с зависимостью:The longitudinal parallax P of arbitrary points A and C on the echograms of the electromechanical recorders 14 is determined in accordance with the dependence:

P A = X A X A ' P C = X C X C ' } , ( 2 )

Figure 00000007
P A = X A - X A '' P C = X C - X C '' } , ( 2 )
Figure 00000007

где XA, XC, и X A ' ,

Figure 00000008
X C '
Figure 00000009
- абсциссы точек А и С, снятые с эхограммы электромеханических регистраторов 14 соответственно фотограмметрическим прибором 15. Разность параллаксов может быть вычислена по формулеwhere X A , X C , and X A '' ,
Figure 00000008
X C ''
Figure 00000009
- abscissas of points A and C, taken from the echogram of the electromechanical registrars 14, respectively, by a photogrammetric device 15. The difference in parallax can be calculated by the formula

Δ P = ( X A X A ' ) ( X C X C ' ) , ( 3 )

Figure 00000010
Δ P = ( X A - X A '' ) - ( X C - X C '' ) , ( 3 )
Figure 00000010

или по формуле Δ P = 2 M t g α h , ( 4 )

Figure 00000011
or according to the formula Δ P = 2 M t g α h , ( four )
Figure 00000011

где М - масштаб регистрации;where M is the registration scale;

h - относительное превышение точек А и С,h is the relative excess of points A and C,

h = ( X A - X A ' ) ( X C X C ' ) 2 M t g α . ( 5 )

Figure 00000012
h = ( X A - X A '' ) - ( X C - X C '' ) 2 M t g α . ( 5 )
Figure 00000012

По формулам (3), (4), (5) в блоке 16 определения параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа дна на самописцах электромеханических регистраторов 14 строится стереокарта рельефа дна акватории.According to formulas (3), (4), (5), in the block 16 for determining the parallactic displacement between the corresponding records of the bottom relief images on the recorders of the electromechanical recorders 14, a stereo bottom topography map is constructed.

При обнаружении опасных форм рельефа выполняют дополнительные галсы.If dangerous landforms are detected, additional tacks are performed.

Далее по полученным дискретным измерениям строят цифровую карту рельефа дна, выполняют топологический анализ рельефа, при этом формируют граф Кронрода-Риба и комплексы Морса-Смейла для каждой кусочно-линейной поверхности, выполняют оценку фрактальных параметров рельефа посредством функционального блока 9, в котором реализован математический аппарат - топологии, в части элементов теории дифференциальной и алгебраической (комбинаторной) топологии. Применение этого аппарата позволяет единообразно математически описывать все формы рельефа независимо от масштабов и конкретных форм для отображения на карте или дисплее.Then, based on the obtained discrete measurements, a digital map of the bottom topography is constructed, topological analysis of the topography is performed, and the Kronrod-Rieb graph and Morse-Smale complexes are formed for each piecewise-linear surface, the fractal parameters of the topography are evaluated using a functional block 9 in which the mathematical apparatus is implemented - topology, in terms of elements of the theory of differential and algebraic (combinatorial) topology. The use of this apparatus allows one to mathematically describe all relief forms irrespective of the scale and specific forms for displaying on a map or display.

Алгебраическая топология обеспечивает связь между геометрией и алгеброй, между непрерывным и дискретным описанием рельефа, описанием структурных особенностей рельефа: точек минимумов, максимумов, линий сети тальвегов и водоразделов. Дифференциальная топология обеспечивает основу для выявления и согласования глобальных свойств поверхности рельефа с набором его локальных структурных особенностей. Все это позволяет осуществить реализацию конструктивных алгоритмов для ЭВМ.Algebraic topology provides a connection between geometry and algebra, between a continuous and discrete description of the relief, a description of the structural features of the relief: minima, maxima, network lines of talwegs and watersheds. Differential topology provides the basis for identifying and reconciling the global properties of the relief surface with a set of its local structural features. All this allows the implementation of constructive algorithms for computers.

Кроме того, аппарат дифференциальной и алгебраической топологии дает возможность приближенно восстановить поверхность по набору точечных данных, сравнивать степень близости двух представлений поверхности рельефа фиксированной области как для одного масштаба, так и для различных масштабов. Получить логически аргументированный способ упрощения рельефа как для целей генерализации, так и для удаления шума измерений.In addition, the apparatus of differential and algebraic topology makes it possible to approximately reconstruct the surface from a set of point data, to compare the degree of proximity of two representations of the relief surface of a fixed region for both one scale and for different scales. Get a logically reasoned way to simplify the terrain for both generalization and removal of measurement noise.

Алгебраическая топология предоставляет набор инструментов, которые позволяют улавливать и описывать форму поверхности, определять, в чем поверхности совпадают или отличаются. Кроме того, в алгебраической топологии существуют классические инструменты, такие как теория Морса, гомотопий и гомологии, которые подходят для решения ряда вопросов, связанных с формой поверхности (Милнор Дж. Теория Морса. - М.: Издательство ЛКИ, 2011. - 184 с.).Algebraic topology provides a set of tools that allow you to capture and describe the shape of the surface, to determine in which surfaces coincide or differ. In addition, in algebraic topology, there are classical tools, such as Morse theory, homotopy and homology, which are suitable for solving a number of problems related to the surface shape (Milnor J. Morse Theory. - M.: Publishing House of LCI, 2011. - 184 p. )

Теория Морса устанавливает основы для описания множества критических точек гладкой функции, заданной на многообразии. Используя теорию Морса, можно определить способ описания формы поверхности, основанный на эволюции поверхности изолиний уровней, отображающей функцию. Этот способ, заключающийся в сопоставлении уровней критических точек на поверхности, как правило, рассматривается как один из самых простых способов описания геометрии поверхности. С каждой функцией оказывается связанным некоторый одномерный континуум, ее одномерное дерево. Изучение ряда свойств самой функции сводится к изучению свойств соответствующей функции на одномерном дереве. Разделение свойств функции двух переменных на «одномерные» и «двумерные» представляется факт принципиальный. С этой точки зрения введение одномерного дерева как раз существенно: с его помощью особенно четко выделяются одномерные свойства двумерной функции.Morse theory establishes the basis for describing the set of critical points of a smooth function given on a manifold. Using Morse's theory, we can determine a method for describing the shape of a surface based on the evolution of the surface of level isolines that displays a function. This method, which consists in comparing the levels of critical points on the surface, is usually considered as one of the simplest ways to describe the geometry of the surface. Each one-dimensional continuum, its one-dimensional tree, is associated with each function. The study of a number of properties of the function itself is reduced to the study of the properties of the corresponding function on a one-dimensional tree. The separation of the properties of the function of two variables into “one-dimensional” and “two-dimensional” seems to be a fundamental fact. From this point of view, the introduction of a one-dimensional tree is just essential: with its help, one-dimensional properties of a two-dimensional function are particularly clearly distinguished.

Обозначив через f-1(r) полный прообраз значения r скалярной функции f заданной на поверхности S2 (f:S2→R), а через а регулярные значения функции, т.е. такие значения, в прообразе которых нет ни одной критической точки, то в этом случае f-1(a) всегда является гладким подмногообразием в S2 в силу известной теоремы о неявной функции. Обозначим через с критические значения функции, т.е. такие значения, в прообразе которых есть хотя бы одна критическая точка. Пусть f - функция Морса на компактном гладком многообразии S2. Рассмотрим произвольную поверхность уровня f-1(a) и ее компоненты связности, которые назовем слоями. В результате многообразие разбивается в объединение слоев, получается слоение с особенностями. Подчеркнем, что каждый слой связан по определению. Объявляя каждый слой одной точкой и вводя естественную фактор-топологию в пространстве слоев Г, получаем некоторое фактор-пространство. Его можно рассматривать как базу этого слоения. Для функции Морса пространство Г является графом. Граф Г называется графом Кронрода-Риба.Denoting by f -1 (r) the full inverse image of the value r of the scalar function f given on the surface S 2 (f: S 2 → R), and by a the regular values of the function, i.e. values in the inverse image of which there is not a single critical point, then in this case f -1 (a) is always a smooth submanifold in S 2 due to the well-known implicit function theorem. Let c denote the critical values of the function, i.e. such values in the prototype of which there is at least one critical point. Let f be a Morse function on a compact smooth manifold S 2 . Consider an arbitrary level surface f -1 (a) and its connected components, which we call layers. As a result, the variety is divided into a union of layers, a foliation with features is obtained. We emphasize that each layer is connected by definition. Declaring each layer as one point and introducing the natural factor topology in the space of layers Γ, we obtain a certain quotient space. It can be considered as the base of this foliation. For the Morse function, the space Γ is a graph. Count G is called the Count of Kronrod-Reeb.

Одномерные свойства функции двух переменных описываются с помощью графа Кронрода-Риба, а свойства более высокой размерности с помощью комплексов Морса-Смейла (Sharko V.V. About Kronrod-Reeb Graph of a Function on a Manifold // Methods of Functional Analysis and Topology, Vol.12 (2006), no. 4, pp.389-396. Понтрягин Л.С. Основы комбинаторной топологии. - М.; Наука, 1976. - 136 с.) для функции Морса f на многообразии S2. Вершиной графа Кронрода-Риба назовем точку, отвечающую особому слою функции f, т.е. связной компоненте уровня, содержащей критическую точку функции. Вершину графа Кронрода-Риба назовем концевой, если она является концом ровно одного ребра графа. Все остальные вершины назовем внутренними. Концевые вершины графа Кронрода-Риба взаимно-однозначно отвечают локальным минимумам и максимумам функции. Внутренние вершины графа Кронрода-Риба взаимнооднозначно отвечают особым слоям функции, содержащим седловые критические точки.One-dimensional properties of the function of two variables are described using the Kronrod-Reeb graph, and higher-dimensional properties using Morse-Smale complexes (Sharko VV About Kronrod-Reeb Graph of a Function on a Manifold // Methods of Functional Analysis and Topology, Vol.12 (2006), no. 4, pp. 389-396. LS Pontryagin, Fundamentals of combinatorial topology. - M .; Nauka, 1976. - 136 pp.) For the Morse function f on the manifold S 2 . The vertex of the Kronrod-Reeb graph is the point corresponding to the special layer of the function f, i.e. a connected component of the level containing the critical point of the function. A vertex of the Kronrod-Reeb graph is called terminal if it is the end of exactly one edge of the graph. All other vertices are called internal. The end vertices of the Kronrod-Reeb graph correspond uniquely to the local minima and maxima of the function. The inner vertices of the Kronrod-Rieb graph correspond one-to-one to special layers of the function containing saddle critical points.

Если заранее известно, что изучаемая поверхность является ориентируемой или неориентируемой, то граф Кронрода-Риба произвольной простой функции на ней позволяет восстановить топологию поверхности. Графы Кронрода-Риба рассматриваются с точностью до изоморфизма ориентированных графов. Две функции Морса на ориентируемой поверхности послойно эквивалентны тогда и только тогда, когда их графы Кронрода-Риба изоморфны.If it is known in advance that the surface under study is orientable or non-orientable, then the Kronrod-Rieb graph of an arbitrary simple function on it allows one to restore the surface topology. Kronrod-Reeb graphs are considered up to isomorphism of oriented graphs. Two Morse functions on an orientable surface are layerwise equivalent if and only if their Kronrod-Reeb graphs are isomorphic.

Обобщенный механизм построения графа Кронрода-Риба сводится к следующему. Пусть на многообразии задана функция Морса. Две критические точки соединяются ребром на графе Кронрода-Риба тогда и только тогда, когда существует монотонный гладкий путь на многообразии, который соединяет эти точки и не пересекает критических слоев (кроме своих концов). Под монотонным путем понимается путь, вдоль которого данная функция возрастает. Два седла соединяются двумя ребрами на графе Кронрода-Риба тогда и только тогда, когда существуют два монотонных гладких пути на многообразии, которые соединяют эти седла и не пересекают критических слоев (кроме своих концов), причем эти пути невозможно соединить постоянным путем на многообразии (то есть внутренние точки путей принадлежат разным слоям).The generalized mechanism for constructing the Kronrod-Reeb graph is as follows. Let a Morse function be given on a manifold. Two critical points are connected by an edge on the Kronrod-Reeb graph if and only if there exists a monotone smooth path on the manifold that connects these points and does not intersect the critical layers (except for its ends). A monotonous path is a path along which a given function increases. Two saddles are connected by two edges on the Kronrod-Reeb graph if and only if there are two monotone smooth paths on the manifold that connect these saddles and do not intersect critical layers (except for their ends), and these paths cannot be connected in a constant way on the manifold (then there are internal waypoints that belong to different layers).

Таким образом, одномерное дерево функции Морса состоит из множества концевых точек плюс не более чем счетное число простых дуг, попарно пересекающихся не более чем в одной точке, являющейся притом точкой ветвления. Следует отметить, что для вырожденной функции Морса (наличие вырожденной критической точки) сколь угодно малым шевелением функции Морса можно добиться, чтобы на каждом критическом уровне с (т.е. на множестве точек p, для которых f(p)=с) лежала ровно одна критическая точка. Другими словами, критические точки, попавшие на один уровень, можно развести на близкие уровни. Функции Морса, имеющие ровно по одной критической точке на каждом критическом уровне, называются простыми.Thus, the one-dimensional tree of the Morse function consists of a set of end points, plus no more than a countable number of simple arcs that pairwise intersect at no more than one point, which is also a branch point. It should be noted that for a degenerate Morse function (the presence of a degenerate critical point), an arbitrarily small stirring of the Morse function can be achieved so that at each critical level c (i.e., on the set of points p for which f (p) = c) lies exactly one critical point. In other words, critical points that fall on one level can be divided into close levels. Morse functions having exactly one critical point at each critical level are called simple.

Для невырожденной функции Морса граф Кронрода-Риба является деревом, имеющим Т тройных точек ветвления, K=Т+2 концевых точек и Р=2Т+1 ребро, соединяющие K+Т=2Т+2 вершины графа.For a non-degenerate Morse function, the Kronrod-Riba graph is a tree with T triple branch points, K = T + 2 end points, and P = 2T + 1 edge connecting K + T = 2T + 2 vertices of the graph.

Для функции Морса, топология множества уровней связана с критическими точками и полем градиента функции. Эта связь обеспечивает возможность для формального описания поверхности в алгебраической форме. В отличие от других методов топологии, основанных, например, на деревьях Кронрода-Риба, использование комплекса Морса-Смейла обеспечивает описание двумерных и многомерных свойств поверхности, что позволяет получить представление локальной топологии гладких функций и произвести сегментацию поверхности на регионы с "однородным" полем градиента. Другими словами, геометрия гладкой поверхности отображается в простые геометрические образы (симплициальные комплексы), анализ которых позволяет описать структурные особенности исходной поверхности, различной размерности: нуль-, одно- и двумерные. Эти структурные особенности легко интерпретируются в геоморфологических терминах, например, нульмерным объектам соответствуют вершины (пики) и впадины (ямы), одномерным - линии сети тальвегов, водоразделов, двумерным - монотонные склоны. Этим обеспечивается связь геометрических свойств через структурные особенности с геоморфологической семантикой.For a Morse function, the topology of many levels is associated with critical points and the gradient field of the function. This relationship provides an opportunity for a formal description of the surface in algebraic form. Unlike other topology methods based, for example, on Kronrod-Reeb trees, the use of the Morse-Smale complex provides a description of two-dimensional and multidimensional surface properties, which allows one to obtain a representation of the local topology of smooth functions and segment the surface into regions with a "uniform" gradient field . In other words, the geometry of a smooth surface is mapped into simple geometric images (simplicial complexes), the analysis of which allows us to describe the structural features of the original surface, of different dimensions: zero, one, and two-dimensional. These structural features are easily interpreted in geomorphological terms, for example, peaks (peaks) and troughs (pits) correspond to zero-dimensional objects, one-dimensional lines of a network of thalwegs, watersheds, two-dimensional - monotonous slopes. This ensures the connection of geometric properties through structural features with geomorphological semantics.

В последнее время теория Морса была распространена до кусочно-линейных функций (Gyulassy A.G. Combinatorial Construction of Morse-Smale Complexes. Dissertation Submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. University of California. 2008.). Такое расширение на кусочно-линейные функции и дискретные сетки позволяет использовать теорию Морса для решения практических задач с реальными наборами данных.More recently, Morse theory has been extended to piecewise linear functions (Gyulassy A.G. Combinatorial Construction of Morse-Smale Complexes. Dissertation Submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy. University of California. 2008.). Such an extension to piecewise linear functions and discrete grids allows the use of Morse theory to solve practical problems with real data sets.

Критические точки функции Морса - это те точки на двумерной поверхности, где функция стационарна. Чтобы в полной мере описать функцию Морса, мы должны выделить ее структурные особенности. Для этого нужно определить векторное поле, называемое градиентом.The critical points of the Morse function are those points on a two-dimensional surface where the function is stationary. In order to fully describe the Morse function, we must highlight its structural features. To do this, you need to define a vector field called a gradient.

Градиент функции Морса является векторное поле на S2. Проинтегрируем это векторное поле для того, чтобы осуществить декомпозицию S2 на регионы с однородными потоками. Кривая l(t) называется интегральной линией f, если s l ( t ) = d f ( l ( t ) )

Figure 00000013
для всех t∈R. Другими словами интегральная линия есть путь, для которого касательный вектор параллелен градиенту в каждой точке пути.The gradient of the Morse function is a vector field on S 2 . We integrate this vector field in order to decompose S 2 into regions with homogeneous flows. A curve l (t) is called an integral line f if s l ( t ) = d f ( l ( t ) )
Figure 00000013
for all t∈R. In other words, the integral line is a path for which the tangent vector is parallel to the gradient at each point of the path.

Интегральные линии представляют поток вдоль градиента между критическими точками. В любой точке, где градиент не равен нулю, интегральную линию, проходящую через эту точку, можно найти, проследив вперед и в обратном направлении вдоль векторного поля градиента. Следующее определение определяет верхний и нижний пределы точек интегральной линии.Integral lines represent the flow along the gradient between critical points. At any point where the gradient is not equal to zero, the integral line passing through this point can be found by tracing forward and backward along the gradient vector field. The following definition defines the upper and lower limits of the points of the integral line.

Предел lim s l ( t )

Figure 00000014
называется источником интегральной линии l(t) и обозначается org(t).Limit lim s - l ( t )
Figure 00000014
is called the source of the integral line l (t) and is denoted by org (t).

Предел lim s + l ( t )

Figure 00000015
называется приемником интегральной линии l(t) и обозначается dest(l).Limit lim s + l ( t )
Figure 00000015
is called the receiver of the integral line l (t) and is denoted by dest (l).

Интегральные линии на гладких функциях обладают следующими свойствами:Integral lines on smooth functions have the following properties:

1) две интегральные линии либо пересекаются, либо же совпадают;1) two integral lines either intersect or coincide;

2) интегральные линии покрывают все S2,2) integral lines cover all S 2 ,

3) источники и приемники интегральных линий являются критическими точками f.3) sources and receivers of integrated lines are critical points f.

Интегральные линии монотонны и, следовательно, org(l)≠dest(l). Эти свойства обеспечивают условие, что каждая точка S2 имеет ровно одну интегральную линию, проходящую через нее. Все точки на S2 могут быть классифицированы как источники или приемники.Integral lines are monotonic and, therefore, org (l) ≠ dest (l). These properties provide the condition that each point S 2 has exactly one integral line passing through it. All points on S 2 can be classified as sources or receivers.

Перечисленные свойства следуют из стандартного дифференциального исчисления.The listed properties follow from the standard differential calculus.

Интегральные линии, которые соединяют максимум и седло, или минимум и седло, называются линиями сепаратрис. В геоморфологии линии сепаратрис, которые соединяют минимумы и седла, обычно называют оврагами, или линиями долин, а те, которые соединяют седла и максимумы, называются линиями хребтов.The integral lines that connect the maximum and the saddle, or the minimum and the saddle, are called separatrix lines. In geomorphology, the lines of separatrices that connect the minima and saddles are usually called gullies, or the lines of the valleys, and those that connect the saddles and maxima are called the lines of the ridges.

Устойчивые/неустойчивые многообразия. Пусть p будет некоторой критической точкой функции f:S2→R. Неустойчивым многообразием для точки p есть множество точек, принадлежащих интегральной линии, для которой источником является p,Stable / unstable manifolds. Let p be some critical point of the function f: S 2 → R. An unstable manifold for a point p is the set of points that belong to the integral line for which p is the source,

U(p)={p}∪){x∈S2|x∈im(l), org(l)=p}. Устойчивым многообразием для точки p есть множество точек, принадлежащих интегральной линии, для которой приемником является p,U (p) = {p} ∪) {x∈S 2 | x∈im (l), org (l) = p}. A stable manifold for a point p is the set of points that belong to the integral line for which p is the receiver,

S(p)={p}∪{x∈S2|x∈im(l), dest(l)=p}. Здесь im(l) есть отображение кривой l∈S2.S (p) = {p} ∪ {x∈S 2 | x∈im (l), dest (l) = p}. Here im (l) is the map of the curve l∈S 2 .

Устойчивое многообразие S(p) критической точки p с индексом i=i(p) есть открытая клетка размерности dim(S(p))=i.The stable manifold S (p) of the critical point p with index i = i (p) is an open cell of dimension dim (S (p)) = i.

Заметим, что неустойчивые многообразия функции f являются устойчивыми многообразиями функции - f, так как d(-f)=-df. Таким образом, два типа многообразий имеют одни и те же структурные свойства. Поэтому неустойчивые многообразия функции f есть также открытые клетки, но с размерностью dim(U(p))=2-i, где i - индекс критической точки.Note that unstable manifolds of a function f are stable manifolds of a function - f, since d (-f) = - df. Thus, two types of manifolds have the same structural properties. Therefore, unstable manifolds of the function f are also open cells, but with the dimension dim (U (p)) = 2-i, where i is the index of the critical point.

Функция Морса называется функцией Морса-Смейла, если устойчивые и неустойчивые многообразия пересекаются только трансверсально. В двух измерениях это означает, что устойчивые и неустойчивые 1-многообразия пересекаются под углами, близкими к прямым. Их точка пересечения обязательно является седлом, их пересечение в регулярной точке противоречило бы свойству 1) для интегральных линий.The Morse function is called the Morse-Smale function if stable and unstable manifolds intersect only transversally. In two dimensions, this means that stable and unstable 1-manifolds intersect at angles close to straight lines. Their intersection point is necessarily a saddle; their intersection at a regular point would be contrary to property 1) for integral lines.

Связные компоненты U(p)∩s(q) для всех критических точек p, q∈S2 называются клетками Морса-Смейла. Речь идет о клетках измерения 0, 1 и 2, в качестве вершин, дуг и регионов соответственно.The connected components U (p) ∩s (q) for all critical points p, q∈S 2 are called Morse-Smale cells. We are talking about cells measuring 0, 1 and 2, as vertices, arcs and regions, respectively.

Набор клеток Морса-Смейла образует комплекс Морса-Смейла. Одномерный остов комплекса Морса-Смейла состоит из критических точек и линий сепаратрис. Этот остов называется критической сетью.A set of Morse-Smale cells forms a Morse-Smale complex. The one-dimensional skeleton of the Morse – Smale complex consists of critical points and separatrix lines. This skeleton is called a critical network.

При этом U(p)∩S(p)={p}, и если p≠q, то U(p)∩s(q) есть множество регулярных точек r∈S2, которые лежат на интегральных линиях l с org(l)=p и dest(l)=q. Вполне возможно, что пересечения устойчивых и неустойчивых многообразий состоит более чем из одного компонента.Moreover, U (p) ∩S (p) = {p}, and if p ≠ q, then U (p) ∩s (q) is the set of regular points r∈S 2 that lie on the integral lines l with org ( l) = p and dest (l) = q. It is possible that the intersection of stable and unstable manifolds consists of more than one component.

Каждая вершина комплекса Морса-Смейла является критической точкой, каждая дуга составляет половину от стабильного или нестабильного 1-многообразия седла, и каждый регион является одним из компонентов пересечения стабильного 2-многообразия максимума, а нестабильный 2-многообразия минимума. Отметим, что каждая ячейка комплекса Морса-Смейла имеет простую геометрию - практически монотонная функция, хорошо аппроксимируемая полиномиальным уравнением.Each vertex of the Morse-Smale complex is a critical point, each arc is half of the stable or unstable 1-manifold of the saddle, and each region is one of the components of the intersection of the stable 2-manifold of the maximum, and the unstable 2-manifold of the minimum. We note that each cell of the Morse – Smale complex has a simple geometry — an almost monotonic function that can be well approximated by a polynomial equation.

Ячейки комплекса Морса-Смейла триангулируются для перехода к симплициальным комплексам - комбинаторной основе алгебраической топологии. Если дано линейно независимый набор из k+1-й точки {е0, …, ek}∈Rk, то выпуклая оболочка, построенная на этих точках, называется k-м симплексом. Точки из множества точек называются вершинами.The cells of the Morse-Smale complex are triangulated to go to simplicial complexes - the combinatorial basis of algebraic topology. If a linearly independent collection of k + 1st points {e 0 , ..., e k } ∈R k is given , then the convex hull constructed on these points is called the kth simplex. Points from a set of points are called vertices.

В предлагаемом способе построение цифровой карты рельефа дна основано на логических связях между:In the proposed method, the construction of a digital map of the bottom topography is based on the logical relationships between:

- фрактальной формой реального рельефа Земли и математическими объектами и методами фрактальных функций, которые, в свою очередь, представляются системами итерирующих функций и вейвлетами;- the fractal form of the Earth’s real relief and mathematical objects and methods of fractal functions, which, in turn, are represented by systems of iterative functions and wavelets;

- картографическим представлением рельефа Земли и методами алгебраической топологии: функция Морса, граф Кронрода-Риба и комплексы Морса-Смейла.- cartographic representation of the Earth's relief and methods of algebraic topology: Morse function, Kronrod-Reeb graph and Morse-Smale complexes.

Использование предлагаемого способа стереосъемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления обеспечивает:Using the proposed method for stereo surveying the relief of the bottom of the water area and a device for its implementation provides:

- упрощает вычисления разности параллаксов;- simplifies the calculation of the difference in parallax;

- исключение погрешности, обусловленной влиянием крена, дифферента и рысканья гидрографического судна в период батиметрической съемки;- the exception of the error due to the influence of the heel, trim and yaw of the hydrographic vessel during the bathymetric survey;

- исключается зависимость стереообзора от величины базиса, что не ограничивает глубину стереосъемки на акватории при неизменном базисе.- the dependence of the stereo survey on the value of the basis is excluded, which does not limit the depth of stereo shooting in the water with a constant basis.

Кроме того, методы описания рельефа с помощью функций Морса, графов Кронрода-Риба и комплексов Морса-Смейла обеспечивают возможность:In addition, relief description methods using Morse functions, Kronrod-Reeb graphs, and Morse-Smale complexes provide the ability to:

- топологического кодирования форм рельефа;- topological coding of relief forms;

- картографической генерализации;- cartographic generalization;

- распознавания геоморфологических объектов;- recognition of geomorphological objects;

- формальной классификации геоморфологических объектов;- formal classification of geomorphological objects;

- замощения поверхности рельефа семейством параметризованных (полиномиальных) функций, заданных на клетках Морса-Смейла;- tiling the surface of the relief with a family of parametrized (polynomial) functions defined on Morse-Smale cells;

- иерархически оценивать степень сходства двух карт рельефа, представляющих одну область, в одном или разных масштабах;- hierarchically assess the degree of similarity of two terrain maps representing the same area, at the same or different scales;

- оценку достоверности выделенных форм рельефа с учетом погрешности и мощности исходной информации;- assessment of the reliability of the selected relief forms, taking into account the error and power of the source information;

- оценку степени достаточности набора точечных измерений для восстановления рельефа с заданной подробностью.- assessment of the degree of sufficiency of a set of point measurements to restore the relief with a given detail.

Промышленная реализация предлагаемого способа стереосъемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления технической сложности не представляет, состав необходимой аппаратуры может быть сформирован из штатной аппаратуры гидрографического судна и аппаратуры, представленной на рынке.The industrial implementation of the proposed method for stereo surveying the topography of the bottom of the water area and the device for its implementation is not of technical complexity, the composition of the necessary equipment can be formed from the standard equipment of the hydrographic vessel and the equipment on the market.

Источники информации.Information sources.

1. Патент US №3781775, кл. 340/3R.1. US patent No. 3781775, cl. 340 / 3R.

2. Инструкция по использованию гидрографического эхографа ГЭБО - 100. Министерство обороны союза ССР, Главное управление навигации и океанографии. Адмиралтейский №9125,1985, с.5-45.2. Instructions for the use of the hydrographic sonograph GEBO - 100. The Ministry of Defense of the USSR, the Main Directorate of Navigation and Oceanography. Admiralty No. 9125.1985, pp. 5-45.

3. Патент RU №2292062 С2, 20.01.2007.3. Patent RU No. 2292062 C2, 01.20.2007.

4. Патент RU №2272303 C1, 20.03.2006.4. Patent RU No. 2272303 C1, 03.20.2006.

5. Патент RU №2340916 C1, 10.12.2008.5. Patent RU No. 2340916 C1, 12/10/2008.

6. Патент RU №2326408, 10.06.2008.6. Patent RU No. 23232408, 06/10/2008.

7. Патент RU №1829019 A1, 27.07.1993.7. Patent RU No. 1829019 A1, 07.27.1993.

8. Патент JP №10325871 A, 08.12.1998.8. JP Patent No. 10325871 A, 12/08/1998.

9. Патент JP №4372890 A, 25.12.1992.9. JP patent No. 4372890 A, 12.25.1992.

Claims (2)

1. Способ стереосъемки рельефа дна акватории, включающий перемещение гидроакустического средства по заданным галсам на акватории посредством гидрографического судна, оснащенного измерителями скорости и курса движения, измерителем глубины, приемоиндикатором спутниковой навигационной системы и/или приемоиндикатором радионавигационной системы, соединенными с судовой ЭВМ, при этом посредством антенн гидроакустического средства, выполненного в виде гидрографического эхографа бокового обзора излучают зондирующие импульсы, которые по мере их распространения последовательно облучают поверхность дна акватории, принимают отраженные от поверхности дна сигналы, измерение времени от момента излучения каждого зондирующего импульса и непрерывную регистрацию их интенсивности, определение параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа дна акватории на эхограммах двух самописцев и их геодезических координат и по полученным данным составление стереокарты рельефа дна акватории, отличающийся тем, что предварительно формируют цифровую карту рельефа дна акватории по архивным данным с выделением опасных форм рельефа, антенны гидроакустического средства размещают в вертикальной плоскости по одному борту гидрографического судна, излучение зондирующих импульсов выполняют синхронно для каждой антенны на разных частотах, отраженные от поверхности дна сигналы принимают по направлениям, образующим с вертикальной плоскостью, перпендикулярной с диаметральной плоскостью гидрографического судна, два симметричных заданных угла, по полученным дискретным измерениям строят цифровую карту рельефа дна, выполняют топологический анализ рельефа, при этом формируют граф Кронрода-Риба и комплексы Морса-Смейла для каждой кусочно-линейной поверхности, выполняют оценку фрактальных параметров рельефа.1. The method of stereo surveying the topography of the bottom of the water area, including moving the hydroacoustic means over predetermined tacks in the water area using a hydrographic vessel equipped with speed and heading meters, depth gauge, receiver-indicator of the satellite navigation system and / or receiver-indicator of the radio navigation system connected to the ship's computer, while using the antennas of the hydroacoustic means made in the form of a hydrographic echograph of lateral viewing emit sounding pulses that As they propagate, they sequentially irradiate the bottom surface of the water area, receive signals reflected from the bottom surface, measure the time from the moment of emission of each probe pulse and continuously record their intensity, determine the parallactic displacement between the corresponding records of the bottom topography images on the echograms of two recorders and their geodetic coordinates and the obtained data compilation of a stereo map of the relief of the bottom of the water area, characterized in that they pre-form a digital map the bottom surface of the water area according to archive data with the identification of dangerous landforms, the hydroacoustic antenna is placed in the vertical plane on one side of the hydrographic vessel, the radiation of the probe pulses is performed synchronously for each antenna at different frequencies, the signals reflected from the bottom surface are received in the directions forming with the vertical plane perpendicular to the diametrical plane of the hydrographic vessel, two symmetric predetermined angles are constructed digitally from the obtained discrete measurements relief map bottom relief operate topological analysis, wherein the graph is formed Kronrod Riba and Morse-Smale complexes for each piecewise linear surface relief operate estimate fractal parameters. 2. Устройство для осуществления способа стереосъемки рельефа дна акватории, выполненное в виде гидроакустического средства, содержащего функционально соединенные две приемоизлучающие антенны, два электромеханических регистратора, фотограмметрический прибор, блок определения параллактического смещения между соответствующими записями изображений рельефа на самописцах электромеханических регистраторов, стереокарту рельефа дна акватории съемки и информационно соединенного с судовой ЭВМ, отличающееся тем, что дополнительно введены функциональный блок, своими входами соединенный с выходами двух электромеханических регистраторов, а своим входом-выходом соединенный с входом-выходом судовой ЭВМ, инерциальный измерительный модуль, соединенный с приемоиндикатором спутниковой навигационной системы, электронная картографическая навигационная система, соединенная своим входом-выходом с входом-выходом судовой ЭВМ, две приемоизлучающие антенны установлены на шасси, снабженные измерительным инерциальным модулем, соединенным с приемоиндикатором спутниковой навигационной системы. 2. A device for implementing the method of stereo surveying the relief of the bottom of the water area, made in the form of hydroacoustic means containing functionally coupled two receiving-emitting antennas, two electromechanical registrars, a photogrammetric device, a unit for determining the parallactic displacement between the corresponding records of the relief images on the recorders of electromechanical recorders, a stereo map of the relief of the bottom of the shooting area and information connected to the ship's computer, characterized in that it is additionally introduced a functional unit connected to the outputs of two electromechanical recorders with its inputs and connected to the input / output of a ship's computer with its input / output, an inertial measuring module connected to the receiver-indicator of the satellite navigation system, an electronic map navigation system connected to its input-output with input-output ship computer, two receiving-radiating antennas are mounted on the chassis, equipped with a measuring inertial module connected to the receiver-receiver of satellite navigation hydrochloric system.
RU2011149054/28A 2011-12-01 2011-12-01 Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method RU2487368C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011149054/28A RU2487368C1 (en) 2011-12-01 2011-12-01 Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011149054/28A RU2487368C1 (en) 2011-12-01 2011-12-01 Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011149054A RU2011149054A (en) 2013-06-10
RU2487368C1 true RU2487368C1 (en) 2013-07-10

Family

ID=48784485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011149054/28A RU2487368C1 (en) 2011-12-01 2011-12-01 Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2487368C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555204C1 (en) * 2014-03-25 2015-07-10 Региональный некоммерческий фонд поддержки и развития петербургской науки, культуры и спорта Method of measuring bottom coordinates with multi-beam echo sounder
RU2703786C1 (en) * 2018-11-06 2019-10-22 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Device for capturing the topography of the water area bottom

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1829019C (en) * 1991-06-03 1993-07-23 Войсковая часть 62728 Method for determination of depth of water area by phase sonar of side scanning pattern and phase sonar of side scanning pattern direction for implementation of said method
RU2272303C1 (en) * 2004-10-25 2006-03-20 Николай Аркадьевич Нестеров Method for determining depths of body of water and device for realization of said method
RU2326408C1 (en) * 2006-10-02 2008-06-10 Виктор Алексеевич Авдонюшкин Method of reconstruction of sea ground terrain at discrete depth measurements by means of hydroacoustics and device for its implementation
RU2340916C1 (en) * 2007-04-27 2008-12-10 Евгений Андреевич Денесюк Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU1829019C (en) * 1991-06-03 1993-07-23 Войсковая часть 62728 Method for determination of depth of water area by phase sonar of side scanning pattern and phase sonar of side scanning pattern direction for implementation of said method
RU2272303C1 (en) * 2004-10-25 2006-03-20 Николай Аркадьевич Нестеров Method for determining depths of body of water and device for realization of said method
RU2326408C1 (en) * 2006-10-02 2008-06-10 Виктор Алексеевич Авдонюшкин Method of reconstruction of sea ground terrain at discrete depth measurements by means of hydroacoustics and device for its implementation
RU2340916C1 (en) * 2007-04-27 2008-12-10 Евгений Андреевич Денесюк Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Коровин В.П. Океанологические наблюдения в прибрежной зоне моря. Учебно-методическое пособие для студентов ВУЗа. - СПб., 2007. с.72-79. *
Коровин В.П. Океанологические наблюдения в прибрежной зоне моря. Учебно-методическое пособие для студентов ВУЗа. - СПб., 2007. с.72-79. Лычак Д.П., Пришляк А.О. Геометрия функций Морса на ориентируемых поверхностях. Збiрник прац Iн-ту математики НАН Украiни. 2006, т.3, №3. с.213-234. *
Лычак Д.П., Пришляк А.О. Геометрия функций Морса на ориентируемых поверхностях. Збiрник прац Iн-ту математики НАН Украiни. 2006, т.3, No.3. с.213-234. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2555204C1 (en) * 2014-03-25 2015-07-10 Региональный некоммерческий фонд поддержки и развития петербургской науки, культуры и спорта Method of measuring bottom coordinates with multi-beam echo sounder
RU2703786C1 (en) * 2018-11-06 2019-10-22 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Device for capturing the topography of the water area bottom

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011149054A (en) 2013-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Calder et al. Automatic processing of high‐rate, high‐density multibeam echosounder data
Blondel The handbook of sidescan sonar
CN102749622B (en) Multiwave beam-based depth-sounding joint inversion method for sound velocity profile and seafloor topography
Roman et al. A self‐consistent bathymetric mapping algorithm
Thomson et al. Modeling AUV localization error in a long baseline acoustic positioning system
White et al. Lidar-derived national shoreline: empirical and stochastic uncertainty analyses
US7446705B1 (en) Method and apparatus for determining parameters for a parametric expression characterizing the phase of an acquired signal
Stewart Jr Multisensor modeling underwater with uncertain information
Chen et al. Towards autonomous localization and mapping of AUVs: a survey
RU2519269C1 (en) Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor
US20140257750A1 (en) System and method for estimating uncertainty for geophysical gridding routines lacking inherent uncertainty estimation
Smith The navigation surface: a multipurpose bathymetric database
RU2429507C1 (en) Method of reconstructing sea bottom relief in depth measurement by hydroacoustic means and device to this end
Wang et al. Underwater acoustic positioning based on the robust zero-difference Kalman filter
Mitchell Processing and analysis of Simrad multibeam sonar data
CN111220146B (en) Underwater terrain matching and positioning method based on Gaussian process regression learning
Li et al. Exploring modern bathymetry: A comprehensive review of data acquisition devices, model accuracy, and interpolation techniques for enhanced underwater mapping
RU2615050C2 (en) Method of detecting underwater ferromagnetic objects and system for detecting underwater ferromagnetic objects
RU2466426C1 (en) Method of reconstructing sea-floor relief when measuring depth using hydroacoustic apparatus
Deng et al. Underwater map-matching aided inertial navigation system based on multi-geophysical information
RU2487368C1 (en) Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method
US8605549B1 (en) Method for producing a georeference model from bathymetric data
Meduna et al. AUV terrain relative navigation using coarse maps
RU2570334C1 (en) Glacial geomorphological mapping method
Mugnai et al. Developing affordable bathymetric analysis techniques using non-conventional payload for cultural heritage inspections

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161202