RU2519269C1 - Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor - Google Patents

Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor Download PDF

Info

Publication number
RU2519269C1
RU2519269C1 RU2012153734/28A RU2012153734A RU2519269C1 RU 2519269 C1 RU2519269 C1 RU 2519269C1 RU 2012153734/28 A RU2012153734/28 A RU 2012153734/28A RU 2012153734 A RU2012153734 A RU 2012153734A RU 2519269 C1 RU2519269 C1 RU 2519269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
mapping
topography
measuring
antenna
Prior art date
Application number
RU2012153734/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012153734A (en
Inventor
Сергей Борисович Курсин
Сергей Викторович Травин
Павел Григорьевич Бродский
Константин Георгиевич Ставров
Александр Михайлович Абрамов
Юрий Николаевич Жуков
Андрей Федорович Зеньков
Валерий Павлович Леньков
Владимир Васильевич Чернявец
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 RU2012153734/28A priority Critical patent/RU2519269C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2519269C1 publication Critical patent/RU2519269C1/en
Publication of RU2012153734A publication Critical patent/RU2012153734A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: unlike the existing method, the present method includes, while emitting hydroacoustic signals towards the bottom, performing magnetic survey using a gradient metre which is towed 5 m from the bottom, seismoacoustic profiling using a profile recorder with operating frequency of 3.5 kHz, measuring the sea level, when processing depth measurements, further performing linear interpolation of the obtained bottom surface through triangulation, when mapping the obtained information with determination of geodesic coordinates of the depth measurements, evaluating the degree of spatial homogeneity of coverage of the survey region by measurement points by determining outer boundaries (contour) of the survey region using the apparatus for surveying the bottom topography of the water area, which consists of a transceiving antenna, a transmitting unit, a receiving-measuring unit, a control unit, a unit for determining the average speed of sound in water, a unit for collecting and processing information and mapping the bottom topography, a multibeam echo sounder, a unit for imaging the region of the bottom topography, a hydroacoustic Doppler log, a satellite navigation system receiver, a heading system, a roll measuring device, characterised by that the apparatus for surveying the bottom topography further includes a towed gradient metre, a profile recorder and a sea level metre, connected by their outputs to the inputs of the unit for collecting and processing information and mapping the bottom topography.
EFFECT: broader functional capabilities while increasing reliability and information value when mapping the bottom topography of a water area based on depth measurements using a multibeam echo sounder.
7 dwg

Description

Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам барометрической съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории с определением их геодезических координат.The invention relates to hydrography, in particular to methods and technical means for barometric surveying of the bottom topography by determining depths in a given water area and determining their geodetic coordinates.

Известен способ съемки рельефа дна акватории эхолотом (Коломийчук Н.Д. Гидрография. Л., ГУНиО МО СССР, 1988, с.240-277 [1]), включающий прохождение судном с установленным на нем эхолотом заданными галсами на акватории, излучение гидроакустических сигналов в сторону дна, прием отраженных от дна сигналов, измерение расстояний от приемоизлучающей антенны эхолота до отражающей поверхности (точек дна), определение географических координат судна, определение геодезических координат приемоизлучающей антенны эхолота, измерение параметров бортовой, килевой и вертикальной качки, истинного курса и скорости судна, определение истинных значений глубин и их геодезических координат с последующей их регистрацией и индикацией.A known method of shooting the topography of the bottom of the water surface with an echo sounder (Kolomiychuk ND Hydrography. L., GUNiO MO USSR, 1988, p.240-277 [1]), including the passage of a vessel with an echo sounder installed on it given tacks in the water area, the emission of hydroacoustic signals towards the bottom, receiving signals reflected from the bottom, measuring distances from the sonar receiving emitting antenna to the reflecting surface (bottom points), determining the ship's geographic coordinates, determining the geodetic coordinates of the sonar receiving emitting antenna, measuring the airborne parameters, kil eva and vertical pitching, the true heading and speed of the vessel, the determination of the true depths and their geodetic coordinates with their subsequent registration and display.

Известно также устройство для осуществления данного способа, представляющее собой эхолот (Hare R. Depth and position error budgets for multibeam echosounding // International Hydrographic Review. 1995, v.LXXII, №2, p.37-69 [2]), содержащий приемоизлучающую антенну, передающий блок, приемоизмерительный блок, блок управления, блок регистрации, обработки картирования рельефа дна, в котором выход приемоизлучающей антенны подключен к входу приемоизмерительного блока, выход передающего блока соединен с приемоизлучающей антенной, выходы приемоизлучающего блока подключены к входу блока регистрации, обработки и картирования рельефа дна, входы которого соединены с выходами судовых измерителей составляющих качки, курса, скорости и координат, а блок управления соединен с передающим блоком, приемоизмерительным блоком и блоком сбора информации, обработки и картирования рельефа дна.Also known is a device for implementing this method, which is an echo sounder (Hare R. Depth and position error budgets for multibeam echosounding // International Hydrographic Review. 1995, v. LXXII, No. 2, p. 37-69 [2]), containing a transceiver an antenna, a transmitting unit, a receiving-measuring unit, a control unit, a registration unit for processing the bottom topography, in which the output of the receiving-emitting antenna is connected to the input of the receiving-measuring unit, the output of the transmitting unit is connected to the receiving-radiating antenna, the outputs of the receiving-radiating unit are connected to the input of the registration unit, о processing and mapping of the bottom topography, the inputs of which are connected to the outputs of ship gauges of components of pitching, heading, speed and coordinates, and the control unit is connected to a transmitting unit, a receiving and measuring unit and a unit for collecting information, processing and mapping of the bottom topography.

Существенными недостатками известного способа и устройства являются сравнительно невысокая точность съемки рельефа дна акватории, которая не удовлетворяет предъявляемым требованиям к гидрографической съемки, а также существенная трудоемкость выполнения способа, что обусловлено необходимостью выполнения вычислений, связанных с определением поправок за отклонение действительной средней скорости звука в воде от используемых в вычислениях расчетных значений средней скорости звука в воде для конкретного эхолота, определяемой косвенным путем по измеренным значениям температуры, солености и плотности морской воды на принятых в практике стандартных горизонтах по глубине или путем непосредственного измерения скорости звука в равномерно распределенных точках по всей площади акватории.Significant disadvantages of the known method and device are the relatively low accuracy of shooting the topography of the bottom of the water area, which does not meet the requirements for hydrographic surveying, as well as the significant complexity of the method, which is due to the need to perform calculations related to determining corrections for the deviation of the actual average speed of sound in water from used in the calculation of the calculated values of the average speed of sound in water for a particular echo sounder, which is determined indirectly fired by the measured values of the temperature, salinity and sea water density at the accepted practice in standard horizons in depth or by direct measurement of the sound velocity in a uniformly distributed points throughout the water area.

Ввиду того что требуемая достоверность определения средней скорости звука, выполняемая расчетным путем, обеспечивается только в малой локальной пространственной области, в которой измеряется температура, соленость и плотность морской воды или непосредственно скорость распространения звука в воде для конкретного эхолота, то точность съемки рельефа дна в конечном итоге отягощается погрешностью, обусловленной влиянием мелкомасштабной и крупномасштабной изменчивости во времени ветрового перемещения и турбулентности внутренних волн, подводных течений. Эта погрешность может достигать 3% от измеряемой глубины (см., например: D.E. Dinn, B.D. Loncarevic et al. The effect of so und velocity errors on multibeam sonar depth accuracy // Proceedings of American Hydrograhic Symposium. 1995, p.1001-1009). В соответствии с требованиями стандарта Международной гидрографической организации (см., например: Записки по гидрографии. СПб., ГУНиО МО РФ, №248,1999, с.27-32) на акваториях с глубинами свыше 200 м, на которых выполняется съемка в интересах безопасности судоходства, средняя квадратическая погрешность (СКП) определения глубины не должна превышать 0,3%.Due to the fact that the required reliability of determining the average speed of sound, performed by calculation, is provided only in a small local spatial area in which the temperature, salinity and density of sea water are measured or directly the speed of sound propagation in water for a particular echo sounder, the accuracy of shooting the bottom topography is the result is aggravated by the error due to the influence of small-scale and large-scale variability in time of wind displacement and turbulence of internal waves, odvodnyh currents. This error can reach 3% of the measured depth (see, for example: DE Dinn, BD Loncarevic et al. The effect of so und velocity errors on multibeam sonar depth accuracy // Proceedings of American Hydrograhic Symposium. 1995, p.1001-1009 ) In accordance with the requirements of the standard of the International Hydrographic Organization (see, for example: Notes on hydrography. St. Petersburg, GUNiO of the Ministry of Defense of the Russian Federation, No. 248.1999, p. 27-32) in water areas with depths exceeding 200 m, where shooting is carried out in the interests of safety of navigation, the mean square error (SEC) of determining the depth should not exceed 0.3%.

При использовании известного способа съемки рельефа и устройства для его осуществления СКП определения глубины составляет для глубин до 100 м от 0,7 до 3,5 м, а для глубин до 200 м от 2,3 до 11,0 м соответственно, что не удовлетворяет предъявляемым требованиям.When using the known method of shooting a relief and a device for its implementation, the UPC determines the depth for depths up to 100 m from 0.7 to 3.5 m, and for depths up to 200 m from 2.3 to 11.0 m, respectively, which does not satisfy the requirements.

При картировании рельефа дна СКП построения рельефа дна не должна превышать 0,5 мм в масштабе планшета, что в сочетании с погрешностью определения глубины известным способом и устройством для его осуществления в большинстве случаев не позволяет обеспечить и это требование.When mapping the bottom topography of the UPC, the bottom topography should not exceed 0.5 mm on the tablet scale, which, in combination with the error in determining the depth by a known method and device for its implementation, in most cases does not make it possible to provide this requirement.

Кроме того, при производстве съемки рельефа дна с последующим картированием рельефа дна, особенно в прибрежной зоне моря и в узкостях, необходимо иметь картографическую информацию как по суше, так и по прилегающей к ней акватории. Использование для этих целей типографских топографических и навигационных карт достаточно затруднительно. Одной из причин этого являются разные картографические проекции. Топографические карты строятся в проекции Гаусса-Крюгера, а навигационные в проекции Меркатора. Эта же причина является основным препятствием для использования растровых образов типографских карт в электронных геоинформационных системах, каковыми являются средства отображения картированной информации при выполнении съемки рельефа дна.In addition, when surveying the bottom topography with subsequent mapping of the bottom topography, especially in the coastal zone of the sea and in the narrowness, it is necessary to have cartographic information both by land and by the adjacent water area. The use of typographic topographic and navigation maps for these purposes is quite difficult. One of the reasons for this is different cartographic projections. Topographic maps are built in the Gauss-Krueger projection, and navigation maps in the Mercator projection. The same reason is the main obstacle to the use of raster images of printing cards in electronic geographic information systems, which are the means of displaying the mapped information when shooting the bottom topography.

Известен также способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления (патент RU №2340916 [3]), в котором технический результат, заключающийся в повышении точности, решается за счет того, что в способе съемки рельефа дна акватории эхолотом, установленным на судне, включающем излучение гидроакустических сигналов в направлении дна, прием отраженных от поверхности дна сигналов, измерение расстояний от приемоизлучающей антенны до дна, определение координат судна по внешним источникам информации, измерение бортовой, килевой и вертикальной качки, истинного курса и скорости судна, привязку результатов измерений по времени, определение истинных значений глубин с определением поправки за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной, картирование полученной информации с определением геодезических координат измеренных глубин, в котором при определении истинных глубин поправку за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной определяют с учетом доплеровского сдвига частоты между излученным и отраженным гидроакустическими сигналами гидроакустического лага от морского дна, при картировании рельефа дна выполняют сопряжение топографических и навигационных растровых карт.There is also known a method of capturing the topography of the bottom of the water area and a device for its implementation (patent RU No. 2340916 [3]), in which the technical result, which consists in increasing accuracy, is solved due to the fact that the method of shooting the topography of the bottom of the water area with an echo sounder installed on the vessel, including radiation of hydroacoustic signals in the direction of the bottom, receiving signals reflected from the bottom surface, measuring distances from the receiving-emitting antenna to the bottom, determining the coordinates of the vessel from external sources of information, measuring onboard, keel and vert pitching, true heading and speed of the vessel, referencing the measurement results in time, determining the true depths with the correction for the deviation of the actual speed of sound in water from the calculated one, mapping the received information with determining the geodetic coordinates of the measured depths, in which the correction for true depths the deviation of the actual speed of sound in water from the calculated one is determined taking into account the Doppler frequency shift between the emitted and reflected hydroacoustic signals sonar lag from the seabed, when mapping the topography of the bottom perform pairing of topographic and navigation raster maps.

Данный способ благодаря тому, что при определении истинных глубин поправку за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной определяют с учетом средней скорости распространения звука в воде через значения доплеровского сдвига частоты между излученным и отраженным гидроакустическими сигналами гидроакустического лага от морского дна, позволяет достичь технического результата, заключающегося в повышении точности съемки рельефа дна акватории. Однако ввиду того что съемку осуществляют посредством измерительной аппаратуры, установленной на надводном судне, подверженном влиянию внешних условий, во время съемки присутствуют так называемые сбойные данные, которые при окончательной обработке измеренной информации бракуются. Наличие сбойных данных увеличивает время съемки, а соответственно и трудоемкость обработки.This method due to the fact that when determining the true depths, the correction for the deviation of the actual speed of sound in water from the calculated one is determined taking into account the average speed of sound propagation in water through the values of the Doppler frequency shift between the emitted and reflected hydroacoustic signals of the hydroacoustic lag from the seabed, allows to achieve a technical result , which consists in increasing the accuracy of shooting the relief of the bottom of the water area. However, due to the fact that the survey is carried out by means of measuring equipment installed on a surface vessel subject to the influence of external conditions, the so-called faulty data are present during the survey, which are rejected during the final processing of the measured information. The presence of bad data increases the shooting time, and, accordingly, the complexity of processing.

Предусмотренный в аналогах ввод поправок в зависимости от текущих значений рыскания, крена и дифферента носителя измерительной аппаратуры также в неполной мере устраняет погрешности измерения глубин акватории как из-за большой инерционности датчиков, так и из-за неравномерной потери энергии не только на пути от вибратора до дна и на самом дне (благодаря неполному отражению), но и на обратном пути.The introduction of corrections envisaged in analogs, depending on the current values of yaw, roll, and trim of the measuring instrument carrier, also does not fully eliminate the errors in measuring the depths of the water area, both due to the large inertia of the sensors and due to uneven energy loss not only along the path from the vibrator to bottom and at the bottom (due to incomplete reflection), but also on the way back.

Еще более сложные условия возникают при излучении отраженных сигналов от какого-либо препятствия, находящегося в водной среде. Здесь приходится считаться с влиянием телесных углов, внутри которых распространяется поток энергии акустических волн: телесного угла, внутри которого вибратор посылает сигналы, и телесного угла, под которым площадь препятствия видна из центра датчика волн (см., например: Шулейкин В.В. Краткий курс физики моря. Л., Гидрометеоиздат, 1959, с.400-401). И если выполнение съемки известным способом обеспечивает необходимые требования для обеспечения судоходства, то при выполнении съемки в интересах поиска под слоем донного ила объектов и трубопроводов или определения параметров границ континентального шельфа требования по точности съемки не обеспечиваются. Гидроакустический поиск в таких условиях сопровождается большим количеством ложных тревог.Even more complex conditions arise when the reflected signals are emitted from an obstacle in the aquatic environment. Here we have to reckon with the influence of solid angles inside which the flow of energy of acoustic waves propagates: solid angle, inside which the vibrator sends signals, and solid angle, at which the obstacle area is visible from the center of the wave sensor (see, for example: V. Shuleykin Short course of sea physics. L., Gidrometeoizdat, 1959, p. 400-401). And if the survey in a known manner provides the necessary requirements for navigation, then when surveying in the interests of searching for objects and pipelines under the bottom silt layer or determining the parameters of the boundaries of the continental shelf, requirements for the accuracy of the survey are not provided. Hydroacoustic search in such conditions is accompanied by a large number of false alarms.

При выполнении съемки на акватории континентального шельфа для выполнения требований по точности необходимо исключить или уменьшить влияние погрешностей, которые носят систематический или медленно меняющийся характер, к которым относятся погрешности, вызванные пространственно-временной изменчивостью поля скорости звука в районе съемки; погрешности, вызванные отклонением мгновенного уровня от наблюдаемого на уровневом посту; погрешности, связанные с определением положения и ориентации приборной системы координат в судовую систему координат. При поиске подводных объектов и трубопроводов при малой толщине ила заиленным трубопроводом необходимо использование только высоконаправленных систем для получения высокого разрешения. При этом система должна быть низкочастотной для хорошего проникновения сигнала в толщу донных осадков. Проблема контроля трубопроводов и определения параметров границ континентального шельфа/возникает, как правило, на мелководье, что требует ограниченных габаритов антенн. С учетом сравнительно небольших размеров заиленных объектов необходимо использовать сканирование узкого параметрического луча.When shooting in the continental shelf, to fulfill the accuracy requirements, it is necessary to exclude or reduce the influence of errors that are systematic or slowly changing in nature, which include errors caused by the spatio-temporal variability of the sound velocity field in the survey area; errors caused by the deviation of the instantaneous level from the observed at the level post; errors associated with determining the position and orientation of the instrument coordinate system in the ship coordinate system. When searching for underwater objects and pipelines with a small thickness of silt by a silt pipeline, it is necessary to use only highly directional systems to obtain high resolution. In this case, the system must be low-frequency for good penetration of the signal into the thickness of bottom sediments. The problem of monitoring pipelines and determining the parameters of the boundaries of the continental shelf / arises, as a rule, in shallow water, which requires limited antenna dimensions. Given the relatively small size of silted objects, it is necessary to use a scan of a narrow parametric beam.

В известном способе съемки рельефа дна (патент RU №2434246 [4], повышение точности съемки рельефа дна по сравнению с известным способом [3] достигается за счет того, что дополнительно выполняют гидролокационное зондирование дна параметрическим гидролокатором со сканирующей характеристикой направленности, установленным на отличных горизонтах глубины от судовых гидроакустических средств с возможностью их перемещения как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях методом секторного обзора со сканированием характеристики направленности в режиме излучения параметрической антенны с приемом отраженных сигналов антенной таких же размеров, как антенна накачки параметрической антенны, при этом ширина характеристики направленности в режиме приема превышает величину сектора обзора, а плоскость сканирования антенны отклонена относительно положения вертикальной локации на угол 15 градусов в сторону движения судна.In the known method for capturing the bottom topography (patent RU No. 2434246 [4], improving the accuracy of shooting the bottom topography compared to the known method [3] is achieved due to the fact that additionally perform sonar bottom sounding with a parametric sonar with a scanning directional characteristic set at different horizons depths from ship’s hydroacoustic devices with the possibility of moving them both in the vertical and horizontal planes using the sector survey method with scanning the characteristic directionally in the radiation mode of the parametric antenna with the reception of reflected signals by an antenna of the same size as the pump antenna of the parametric antenna, while the width of the directivity characteristic in the reception mode exceeds the size of the viewing sector, and the antenna scanning plane is deflected relative to the position of the vertical location by an angle of 15 degrees in the direction of movement vessel.

Однако 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.However, when solving applied problems, for example, related to the construction of submarine pipelines at great depths, it is very important that all landforms or artificial underwater objects be identified during bathymetric instrumental surveys by measured depths with sound signals generated, in particular, by high-frequency multipath echo sounders for 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 shooting the bottom topography with multipath echo sounders, the 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 multipath 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 съемке является весьма актуальной. Известные также способы съемки рельефа дна (патент RU №2272303С1, 10.12.2006 [5], патент RU №2292062С2, 20.01.2007 [6], патент RU №2326408С1, 10.06.2006 [7], патент ЕР №1426787А1, 09.06.2004 [8]) данную проблему также не решают. Уникальное географическое положение бассейна Северного Ледовитого океана, недостаточный уровень гидрографической и геолого-геофизической изученности, неоднозначность в трактовке глубинного строения его недр, отсутствие четкой концепции формирования этого молодого океана обуславливает значительные сложности в определении внешних границ континентального шельфа для арктических государств в юридических рамках Конвенции ООН по морскому праву 1982 года. Способы определения положения внешней границы континентального шельфа связаны, в первую очередь, с необходимостью вычисления подножия континентального склона по батиметрическим данным. В соответствии с положениями Научно-технического руководства Комиссии ООН по границам континентального шельфа «подножие континентального склона определяется как точка максимального изменения уклона в его основании». Существующие алгоритмы определяют точки локальных максимумов, изменения уклона дна на континентальной окраине. Этих точек может быть большое количество в связи с осложнением рельефа самой континентальной окраины формами низших порядков. Согласно Конвенции максимальное изменение уклона дна (вторая производная рельефа), соответствующее подножью континентального склона (ПКС), должно быть в основании континентального склона (ОКС). Следовательно, важной задачей является определение положения ОКС, которое объективно может базироваться на батиметрической, геоморфологической и геолого-геофизической информации (Международная Конвенция по морскому праву от 1982 г. - М.: Военное изд-во МО СССР, 1985, - 224 с; Научно-техническое руководство комиссии по границам континентального шельфа. Нью-Йорк: Комиссия по границам континентального шельфа. 1999, - 92 с). Задачей предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей с одновременным повышением достоверности и информативности при картировании рельефа дна акватории по измеренным глубинам посредством гидроакустических средств измерения.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 a relief of a dangerous shape. When designing the parameters of the pipeline, the basis is the bathymetric profile, and the absence of fixation of the dangerous depth on the profile in real conditions can lead to exceeding the allowable loads on the pipe and, accordingly, to its damage, therefore, the task of determining the probability of missing the dangerous shape of the relief during bathymetric surveying is very important. There are also known methods for shooting the bottom topography (patent RU No. 2272303C1, 10.12.2006 [5], patent RU No. 2292062С2, 01.20.2007 [6], patent RU No. 23232408C1, 06/10/2006 [7], patent EP No. 1426787A1, 09.06. 2004 [8]) also do not solve this problem. The unique geographical location of the Arctic Ocean basin, the insufficient level of hydrographic and geological and geophysical knowledge, the ambiguity in the interpretation of the deep structure of its subsoil, the lack of a clear concept of the formation of this young ocean leads to significant difficulties in determining the external boundaries of the continental shelf for the Arctic states in the legal framework of the UN Convention on 1982 maritime law. The methods for determining the position of the outer boundary of the continental shelf are associated, first of all, with the need to calculate the foot of the continental slope from bathymetric data. In accordance with the provisions of the Scientific and Technical Guidelines of the UN Commission on the Limits of the Continental Shelf, "the foot of the continental slope is defined as the point of maximum change in the slope at its base." Existing algorithms determine the points of local maximums, changes in the slope of the bottom on the continental margin. These points can be a large number in connection with the complication of the relief of the continental margin by lower-order forms. According to the Convention, the maximum change in the slope of the bottom (the second derivative of the relief), corresponding to the foot of the continental slope (PKS), must be at the base of the continental slope (ACS). Therefore, an important task is to determine the position of the ACS, which can objectively be based on bathymetric, geomorphological and geological and geophysical information (International Convention on the Law of the Sea of 1982 - M .: Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, 1985, - 224 p .; Scientific -technical management of the Commission on the Limits of the Continental Shelf, New York: Commission on the Limits of the Continental Shelf, 1999, - 92 c). The objective of the proposed technical solution is to expand the functionality while increasing the reliability and informativeness when mapping the relief of the bottom of the water area at the measured depths using hydroacoustic measuring instruments.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе съемки рельефа дна акватории([4] -прототип), включающем излучение гидроакустических сигналов в направлении дна, прием отраженных от поверхности дна сигналов, измерение расстояний от приемоизлучающей антенны до дна, определение координат судна по внешним источникам информации, измерение бортовой, килевой и вертикальной качки, истинного курса и скорости судна, привязку результатов измерений по времени, определение истинных значений глубин с определением поправки за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной, картирование полученной информации с определением геодезических координат измеренных глубин, в котором при картировании рельефа дна выполняют сопряжение топографических и навигационных растровых карт, дополнительно выполняют гидролокационное зондирование дна гидролокатором и/или промерным эхолотом, установленными на отличных горизонтах глубины от судовых гидроакустических средств с возможностью их перемещения как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях методом секторного обзора со сканированием характеристики направленности в режиме излучения параметрической антенны с приемом отраженных сигналов антенной таких же размеров, как антенна накачки параметрической антенны, при этом ширина характеристики направленности в режиме приема превышает величину сектора обзора, а плоскость сканирования антенны отклонена относительно положения вертикальной локации на угол 15° в сторону движения судна, в котором в отличие от прототипа одновременно с излучением гидроакустических сигналов в направлении дна выполняют магнитную съемку посредством градиентометра, буксируемого на расстоянии 5 м от дна, сейсмоакустическое профилирование посредством профилографа с рабочей частотой 3,5 кГц, измеряют уровень моря, при обработке значений измеренных глубин дополнительно выполняют линейную интерполяцию полученной поверхности дна через триангуляции, при картировании полученной информации с определением геодезических координат измеренных глубин выполняют оценку степени пространственной однородности покрытия точками измерения района промера путем определения внешних границ (контура) области промера, а в устройство для съемки рельефа дна акватории, состоящее из приемоизлучающей антенны, передающего блока, приемоизмерительного блока, блока управления, блока определения средней скорости распространения звука в воде, блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна, многолучевого эхолота, модуля визуализации области рельефа, гидроакустического доплеровского лага, приемника спутниковой навигационной системы, курсовой системы, измерителей качки, дополнительно введены буксируемый градиентометр, профилограф и измеритель уровня моря, соединенные своими выходами с входами блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна.The problem is solved due to the fact that in the method of shooting the bottom relief of the water area ([4] prototype), which includes emitting hydroacoustic signals in the direction of the bottom, receiving signals reflected from the bottom surface, measuring distances from the receiving-emitting antenna to the bottom, determining the coordinates of the vessel from external information sources, measurement of side, keel and pitching, the true heading and speed of the vessel, the binding of the measurement results in time, the determination of the true depths with the determination of the correction for the deviation of the action the relative speed of sound in water from the calculated one, mapping the obtained information with determining the geodetic coordinates of the measured depths, in which, when mapping the bottom topography, conjugate topographic and navigation raster maps, additionally perform sonar sounding of the bottom with a sonar and / or surveying echo sounder installed at different depth horizons from ship hydroacoustic means with the ability to move them both in the vertical and horizontal planes using the sectoral method the gap with scanning the directivity characteristics in the radiation mode of the parametric antenna with the reception of reflected signals by an antenna of the same size as the pump antenna of the parametric antenna, while the width of the directivity characteristics in the receiving mode exceeds the size of the viewing sector, and the scanning plane of the antenna is deflected relative to the position of the vertical location by an angle of 15 ° in the direction of movement of the vessel, in which, in contrast to the prototype, simultaneously with the emission of hydroacoustic signals in the direction of the bottom, m magnetic recording by means of a gradiometer towed at a distance of 5 m from the bottom, seismic-acoustic profiling by means of a profilograph with an operating frequency of 3.5 kHz, sea level is measured, while processing the values of the measured depths, linear interpolation of the obtained bottom surface through triangulation is additionally carried out, when mapping the received information with determination the geodetic coordinates of the measured depths assess the degree of spatial uniformity of the coverage with measuring points of the measuring area by determining the external boundaries (contour) of the measurement area, and into a device for recording the bottom relief of the water area, consisting of a receiving-radiating antenna, transmitting unit, receiving-measuring unit, control unit, unit for determining the average speed of sound propagation in water, unit for collecting, processing information and mapping the bottom topography , multi-beam echo sounder, module for visualizing the relief area, sonar Doppler log, satellite navigation system receiver, heading system, pitch meters, we additionally introduced towing a gradiometer, profilograph, and sea level meter connected by their outputs to the inputs of the unit for collecting, processing information, and mapping the bottom topography.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.1-7).The invention is illustrated by drawings (Fig.1-7).

Фиг.1. Структурная блок-схема устройства. Устройство для съемки рельефа дна акватории состоит из приемоизлучающей антенны 1, передающего блока 2, приемоизмерительного блока 3, блока управления 4, блока определения средней скорости распространения звука в воде 5, блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6, многолучевого эхолота 7, модуля визуализации области рельефа 8, гидроакустического доплеровского лага 9, приемника 10 спутниковой навигационной системы, курсовой системы 11, измерителей качки 12, буксируемого градиентометра 13, профилографа 14, измерителя уровня моря 15.Figure 1. Structural block diagram of the device. A device for capturing the relief of the bottom of the water area consists of a receiving-emitting antenna 1, a transmitting unit 2, a receiving-measuring unit 3, a control unit 4, a unit for determining the average speed of sound propagation in water 5, a unit for collecting, processing information, and mapping the relief of the bottom 6, a multi-beam echo sounder 7, module visualization of the relief region 8, sonar Doppler lag 9, receiver 10 of the satellite navigation system, heading system 11, pitch meters 12, towed gradiometer 13, profiler 14, sea level meter i'm 15.

На чертежах (фиг.2-4) приведены иллюстрации применения алгоритма вычисления контура области съемки многолучевым эхолотом к конкретным измерениям, полученным многолучевым эхолотом.The drawings (Fig.2-4) illustrate the application of the algorithm for calculating the contour of the survey area with a multi-beam echo sounder to specific measurements obtained by a multi-beam echo sounder.

Фиг.2. Точки координат измерений многолучевым эхолотом - стереографическая проекция. Точки измерений 16, пропуски измерений 17.Figure 2. Coordinate points of measurements with a multi-beam echo sounder - stereographic projection. Measurement points 16, measurement gaps 17.

Фиг.3. График функции распределения радиусов окружностей, описанных вокруг треугольников.Figure 3. Graph of the distribution function of the radii of circles circumscribed around triangles.

Фиг.4. Контуры внешних границ и пропусков, вычисленные по алгоритму для съемки (стереографическая проекция, фиг.2). Фиг.4а - общая картина съемки. Фиг.4б - увеличенный выделенный участок. Контуры внешних границ 18 съемки, пропуски измерений 17, выделенный участок 19 съемки, координаты 20 измеренных глубин.Figure 4. The contours of the outer borders and gaps, calculated by the algorithm for shooting (stereographic projection, figure 2). Figa - the overall picture. Figb - enlarged selected area. The contours of the outer borders of the 18 survey, the omissions of the measurements 17, the selected area 19 of the survey, the coordinates 20 of the measured depths.

Фиг.5. Пример выполнения линейной интерполяция через триангуляции.Figure 5. An example of performing linear interpolation through triangulation.

Фиг.6. Пример построения поверхности вторых производных в направлении градиента, соответствующей максимальному изменению уклона основания в данной точке, посредством алгоритма построения поверхности нормы матрицы второй производной от глубины. Фиг.6а - интерполяция поверхности по замерам глубин. Фиг. 6б - поверхность вторых производных в направлении градиента.6. An example of constructing the surface of the second derivatives in the gradient direction, corresponding to the maximum change in the slope of the base at a given point, using the algorithm for constructing the norm surface of the matrix of the second derivative of the depth. Figa - interpolation of the surface by measuring depths. FIG. 6b is the surface of the second derivatives in the direction of the gradient.

Фиг.7. Пример нахождения линии ПКС (аппроксимация линии ПКС).7. An example of finding the PKS line (approximation of the PKS line).

Выход приемопередающей антенны 1 (фиг.1) подключен к входу приемоизмерительного блока 3, выход передающего блока 2 соединен с приемоизлучающей антенной 1, выходы приемоизмерительного блока 3 подключены к входу блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна акватории 6, входы которого соединены с выходами судовых измерителей составляющих качки, курса, скорости и координат, а блок управления 4 соединен с передающим блоком 2, приемоизмерительным блоком 3 и блоком сбора информации, обработки и картирования рельефа дна 6. Вход блока определения средней скорости распространения звука в воде 5 в направлении излучения гидроакустического сигнала через блок управления 4 соединен с выходом судового гидроакустического доплеровского лага 9 и выходом приемника спутниковой навигационной системы, а выход соединен с входом блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6 акватории, многолучевой эхолот 7 соединен своими входами-выходами с блоком управления 4 и входом блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна акватории 6, модуль визуализации области рельефа 8, соединен своим входом с выходом блока сбора, обработки и картирования рельефа дна акватории 6. Буксируемый градиентометр 13, профилограф 14 и измеритель уровня моря 15 соединены своими выходами с входами блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6. Устройство и принцип действия блоков 1-9 аналогичны устройствам и принципу действия блоков 1-6 прототипа [4]. При этом, как и в прототипе, приемоизлучающая антенна 1 собрана из пьезокерамических акустических преобразователей, размещенных в одном корпусе, которые используются как для излучения, так и приема отраженных от дна сигналов. В цикле излучения эти преобразователи соединены параллельно, а во время приема эхо-сигналов они работают независимо друг от друга.The output of the transceiver antenna 1 (Fig. 1) is connected to the input of the receiving-measuring unit 3, the output of the transmitting unit 2 is connected to the receiving-radiating antenna 1, the outputs of the receiving-measuring unit 3 are connected to the input of the unit for collecting, processing information, and mapping the topography of the bottom of the water area 6, the inputs of which are connected to the outputs ship gauges of the components of pitching, heading, speed and coordinates, and the control unit 4 is connected to the transmitting unit 2, the receiving unit 3 and the unit for collecting information, processing and mapping the topography of the bottom 6. The input unit the distribution of the average speed of sound propagation in water 5 in the direction of emission of the hydroacoustic signal through the control unit 4 is connected to the output of the ship's hydroacoustic Doppler lag 9 and the output of the satellite navigation system receiver, and the output is connected to the input of the unit for collecting, processing information and mapping the topography of the bottom 6 of the water area, multipath the echo sounder 7 is connected by its inputs and outputs to the control unit 4 and the input of the unit for collecting, processing information and mapping the topography of the bottom of the water area 6, the visualization module This type of relief 8 is connected at its input to the output of the block for collecting, processing and mapping the relief of the bottom of the water area 6. The towed gradient meter 13, profilograph 14 and sea level meter 15 are connected by their outputs to the inputs of the block for collecting, processing information and mapping the relief of the bottom 6. Device and principle the actions of blocks 1-9 are similar to the devices and the principle of operation of blocks 1-6 of the prototype [4]. At the same time, as in the prototype, the transceiving antenna 1 is assembled from piezoceramic acoustic transducers located in one housing, which are used both for radiation and reception of signals reflected from the bottom. In the radiation cycle, these transducers are connected in parallel, and during the reception of echo signals they work independently of each other.

Передающий блок 2 состоит из кварцевого генератора стабилизированного по частоте, формирователя периода следования излучаемых импульсов, устройства формирования длительности излучаемого импульса, синхронизатора, устройства квантования, усилителя мощности, преобразователя, коммутатора.The transmitting unit 2 consists of a frequency-stabilized crystal oscillator, a shaper of the period of the emitted pulses, a device for generating the duration of the emitted pulse, a synchronizer, a quantization device, a power amplifier, a converter, a switch.

Генератор вырабатывает непрерывные колебания частотой 4,8 МГц, которая посредством синхронизатора снижается до 600 кГц, и формируется импульс излучения. Усилитель мощности усиливает импульс до величины, необходимой для возбуждения электроакустических преобразователей приемоизлучающей антенны 1. Посредством коммутатора преобразователи приемоизлучающей антенны 1 во время излучения подключаются к передающему блоку 2, а во время приема к приемоизмерительному блоку 3.The generator generates continuous oscillations with a frequency of 4.8 MHz, which by means of a synchronizer is reduced to 600 kHz, and a radiation pulse is formed. The power amplifier amplifies the pulse to the value necessary to excite the electro-acoustic transducers of the transceiving antenna 1. Through the switch, the transducers of the transceiving antenna 1 are connected to the transmitting unit 2 during radiation, and to the receiving-measuring unit 3 during reception.

Приемоизмерительный блок 3 состоит из блока полосовых усилителей, антенного усилителя, основного усилителя, блока формирователей кодов управления, блока фильтров, амплитудного детектора, фильтра нижних частот, коммутатора, выходного усилителя и предназначен для приема, усиления и частотной селекции принятых сигналов.The receiving unit 3 consists of a block of band amplifiers, an antenna amplifier, a main amplifier, a block of control code drivers, a filter block, an amplitude detector, a low-pass filter, a switch, an output amplifier, and is designed to receive, amplify, and frequency select the received signals.

Блок управления 4 состоит из ПЗУ микрокоманд, ПЗУ управления выбором адреса, БИС микропрограммного управления, двух микропроцессоров, ПЗУ, ОЗУ, схемы формирования переносов, трех буферных регистров и пяти магистралей: магистрали адреса, магистрали микрокоманд, магистрали D, магистрали М, магистрали L, и предназначен для выработки и трансляции команд и информационных файлов с принимаемой от внешних источников информации, а также информации, находящейся в ПЗУ.The control unit 4 consists of a micro-command ROM, an address selection control ROM, a microprogram control LSI, two microprocessors, a ROM, a RAM, a hyphenation scheme, three buffer registers and five lines: address lines, micro-lines, lines D, lines M, lines L, and is designed to generate and broadcast teams and information files received from external sources of information, as well as information located in ROM.

Блок определения средней скорости распространения звука в воде 5 состоит из дешифратора микрокоманд, буферных каскадов, регистра адреса, арифметико-логического устройства, мультиплексоров, дешифратора, магистрали А, магистрали D, аккумулятора.The unit for determining the average speed of sound propagation in water 5 consists of a micro command decoder, buffer stages, an address register, an arithmetic logic device, multiplexers, a decoder, line A, line D, and a battery.

Блок сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6 состоит из приемных регистров, блока системной магистрали, усилителя, диспетчера памяти, операционного блока, блока управления потоком команд, блока микропрограммного управления, блока прерываний, выходных регистров.The unit for collecting, processing information and mapping the bottom topography 6 consists of receiving registers, a system trunk unit, an amplifier, a memory manager, an operation unit, a command flow control unit, a microprogram control unit, an interrupt unit, and output registers.

Многолучевой эхолот 7 представляет собой многолучевой эхолот со сложным линейно-частотным модулированным сигналом и предназначен для измерения глубин от 20 до 6000 м. Развертка мощности принятых сигналов осуществляется по дальности и углу. Характер изменения мощности в луче с дальностью зависит от формы рельефа дна. Из 32 приемных каналов формируют 256 лучей, что позволяет получить квазинепрерывный профиль рельефа. Приемная антенна многолучевого эхолота 3 диапазона частот 30 кГц состоит из 32 элементов.The multi-beam echo sounder 7 is a multi-beam echo sounder with a complex linear-frequency modulated signal and is designed to measure depths from 20 to 6000 m. The power of the received signals is scanned in range and angle. The nature of the change in power in the beam with a range depends on the shape of the bottom topography. Of the 32 receiving channels, 256 beams are formed, which makes it possible to obtain a quasi-continuous profile of the relief. The receiving antenna of the multi-beam echo sounder 3 of the frequency range 30 kHz consists of 32 elements.

Буксируемый градиентометр 13 предназначен для магнитной съемки и представляет собой протонный градиентометр типа «Sea SPY» или «Marine Magnetic Explorer». Буксируемая гандола градиентометра 13 на глубоководных участках буксируется на расстоянии 5 м от дна. Для стабильного удержания буксируемого тела на заданном расстоянии от дна используется лебедка типа «DT VARINE 2005EHLWR» с дистанционным управлением. На мелководных участках буксируемая гандола градиентометра 13 буксируется на поверхности, его местоположение определяется по длине кабеля и расстоянию до антенны GPS спутниковой навигационной системы.The towed gradiometer 13 is designed for magnetic imaging and is a proton gradiometer of the type “Sea SPY” or “Marine Magnetic Explorer”. Towed handball gradiometer 13 in deep water towed at a distance of 5 m from the bottom. For stable holding of the towed body at a given distance from the bottom, a DT VARINE 2005EHLWR winch with remote control is used. In shallow areas, the towed handball of the gradiometer 13 is towed to the surface, its location is determined by the length of the cable and the distance to the GPS antenna of the satellite navigation system.

Для определения местоположения судна и датчиков информации с необходимой точностью используется аппаратура потребителей спутниковой навигационной системы GPS в дифференциальном режиме (DGPS), работающих по двум независимым контрольно-корректирующим станциям, а также геодезические контрольно-корректирующие станции для работы в режиме RTK или для приема поправок Starfix HP по спутниковому каналу.To determine the position of the vessel and information sensors, the equipment of consumers of the GPS satellite navigation system in differential mode (DGPS) operating at two independent control and correction stations, as well as geodetic control and correction stations for working in RTK mode or for receiving Starfix corrections, are used with the necessary accuracy HP via satellite.

Такая система координирования обеспечивает определение места со средней квадратической погрешностью не более 0,3 м в любой точке района при круглосуточной работе.Such a coordination system ensures the determination of a place with a mean square error of not more than 0.3 m at any point in the district during round-the-clock operation.

Для навигационного обеспечения также использованы базовая геодезическая станция типа «MS 750 Base», судовые приемники типа «Trimble 5700 RTK» и «Trimble DSM 2121», навигационный компьютер с программным обеспечением. Электронная навигационная информационная система (ECDIS), система ECS -1000 с программным обеспечением «dKart Navigator», ультракороткобазисная система подводной навигации типа «Simrad HRP 4 ЮР» для высокоточного определения положения гондолы градиентометра 13 с двумя маяками-ответчиками.For navigation support, the MS 750 Base type geodetic station, Trimble 5700 RTK and Trimble DSM 2121 shipborne receivers, and a navigation computer with software were also used. Electronic Navigation Information System (ECDIS), ECS -1000 system with dKart Navigator software, ultra-short-range underwater navigation system of the Simrad HRP 4 UR type for high-precision positioning of the gondola of the gradiometer 13 with two transponder beacons.

Профилограф 14 представляет собой придонный профилограф типа «SPB Klein 2275» (рабочая частота 3,5кГц, разрешение 75 см, предельная глубина буксировки 600 м).Profilograph 14 is a bottom profilograph of the “SPB Klein 2275” type (operating frequency 3.5 kHz, resolution 75 cm, maximum towing depth 600 m).

Измерители качки 12 представляют собой датчики курса и динамических перемещений судна типа «Octans» с компенсацией динамических перемещений 0,01 град по курсу, вертикальным перемещением, бортовой и килевой качке с частотой данных 40 Гц.The pitching meters 12 are heading and dynamic displacement sensors of the “Octans” type vessel with compensation of dynamic displacements of 0.01 degrees along the course, vertical displacement, side and keel pitching with a data frequency of 40 Hz.

В качестве измерителя уровня моря использован измеритель уровня моря 15 типа «ГМУ-2».As a sea level meter used a sea level meter 15 type "GMU-2".

Блок определения средней скорости распространения звука в воде 5 представляет собой измеритель скорости звука типа «SVP 15» или типа «ОЛД-1».The unit for determining the average speed of sound propagation in water 5 is a sound velocity meter of the type "SVP 15" or type "OLD-1".

Блок сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6 построен на основе программно-математического обеспечения «Trimble Geomatics Office» и геоинформационной системы типа «Mapinfo v.7». Работа устройства заключается в следующем.The unit for collecting, processing information and mapping the bottom 6 relief is built on the basis of the Trimble Geomatics Office software and mathematics and a geographic information system such as Mapinfo v.7. The operation of the device is as follows.

По командным импульсам, вырабатываемым блоком управления, в передающем блоке 2 осуществляется формирование акустического импульса и излучение его приемоизлучающей антенной 1 в сторону дна, а также прием и преобразование в электрический сигнал отраженных дном акустических сигналов, трансляция этих сигналов на вход приемоизмерительного блока 3, в котором вырабатываются электрические сигналы, пропорциональные временным задержкам прихода отраженных от поверхности дна сигналов, по которым определяются расстояния от приемоизлучающей антенны 1 до точек отражения сигналов от морского дна. Одновременно по командным импульсам с блока управления 4 электрические сигналы, пропорциональные доплеровскому сдвигу частоты опорного гидроакустического сигнала от судового гидроакустического доплеровского измерителя скорости (лага) (аналогом которого является лаг, описанный в кн.: Абсолютные и относительные лаги / Виноградов К.А., Кошкарев В.И., Осюхин Б.А., Хребтов А.А. // Судостроение, Л., 1990, с.30), и электрические сигналы, пропорциональные геодезическим координатам x, y от судового приемника 10 спутниковой системы, поступают на вход блока определения средней скорости распространения звука в воде 5, в котором определяется средняя скорость распространения звука в воде по алгоритмам, приведенным в [4].According to the command pulses generated by the control unit, in the transmitting unit 2, an acoustic pulse is generated and emitted by the receiving-emitting antenna 1 to the bottom side, as well as receiving and converting acoustic signals reflected by the bottom into an electrical signal, transmitting these signals to the input of the receiving-measuring unit 3, in which electrical signals are generated proportional to the time delays in the arrival of signals reflected from the bottom surface, by which the distances from the receiving-emitting antenna are determined nna 1 to signal reflection points on the seabed. At the same time, according to command pulses from control unit 4, electric signals proportional to the Doppler frequency shift of the reference sonar signal from the ship's sonar Doppler speed meter (lag) (the analog of which is the lag described in the book: Absolute and relative lags / Vinogradov K.A., Koshkarev V.I., Osyukhin B.A., Khrebtov A.A. // Shipbuilding, L., 1990, p.30), and electrical signals proportional to the geodetic coordinates x, y from the ship's receiver 10 of the satellite system are input block about definiteness average sound velocity in water 5, which defines the average speed of sound in water according to the algorithms given in [4].

Далее по командным импульсам с блока управления 4 информация с блоков 3, 4 и 5 поступает на блок сбора, обработки информации и картирования рельефа дна 6, на который также поступает информации от судовых измерителей составляющих качки 12 и курса 11.Further, by command pulses from control unit 4, information from blocks 3, 4, and 5 is fed to a block for collecting, processing information, and mapping the topography of bottom 6, which also receives information from ship meters of pitching components 12 and course 11.

В блоке 6 определяется поправка к глубинам, измеренным многолучевым эхолотом 7. Информация с многолучевого эхолота 7 поступает на модуль визуализации области рельефа 8.In block 6, the correction to the depths measured by the multi-beam echo sounder 7 is determined. Information from the multi-beam echo sounder 7 is fed to the visualization module of the relief region 8.

Картирование информации осуществляется нанесением геодезических координат точек отражения гидроакустических сигналов от морского дна на планшет, который строится путем сопряжения топографических и навигационных растровых карт в следующей последовательности:Information mapping is carried out by applying the geodetic coordinates of the reflection points of hydroacoustic signals from the seabed onto a tablet, which is built by pairing topographic and navigation raster maps in the following sequence:

- растр навигационной карты в проекции Меркатора подвергается векторизации береговой линии навигационной карты;- the raster of the navigation map in the Mercator projection is subjected to vectorization of the coastline of the navigation map;

- выполняется выборка участка, соответствующего морской акватории, на которой производится съемка рельефа дна с учетом векторизации береговой линии навигационной карты;- a site is selected that corresponds to the marine area on which the bottom topography is recorded taking into account the vectorization of the coastline of the navigation map;

- производится запись в итоговый растр навигационной карты;- a record is made in the final raster of the navigation map;

- растр топографической карты в проекции Гаусса-Крюгера приводится к масштабу навигационной карты;- the raster of the topographic map in the Gauss-Kruger projection is reduced to the scale of the navigation map;

- выполняется преобразование координат проекции Гаусса-Крюгера в географические координаты;- the coordinates of the Gauss-Kruger projection are converted into geographical coordinates;

- выполняется преобразование географических координат в координаты проекции Меркатора;- the conversion of geographical coordinates to the coordinates of the Mercator projection is performed;

- производится выборка участка растра, соответствующего сухопутной (береговой) области;- a raster plot is selected that corresponds to the land (coastal) region;

- выполняется запись в итоговый растр топографической карты;- the topographic map is written to the final raster;

- по результатам записей в итоговые растры навигационной и топографической карты строится итоговая растровая карта совмещенной навигационной и топографической информации в Меркаторской проекции;- based on the results of recordings in the final rasters of the navigation and topographic map, the final raster map of the combined navigation and topographic information in the Mercator projection is built;

- на итоговой растровой карте, выводимой на устройство индикации, также отображается путь судна.- on the final raster map displayed on the display device, the path of the vessel is also displayed.

При визуализации зарегистрированной области рельефа дна данные для VRML интерпретатора формируются в оперативной памяти компьютера вычислительного устройства с последующей загрузкой в интерпретатор. Для чего в загрузочный VRML файл включен узел JavaScript, функции которого контролируют область видимого пространства. Программными инструментами для картографической визуализации служат структуры данных в формате SVG, который поддерживает векторные и растровые данные.When visualizing the registered bottom topography, the data for the VRML interpreter is generated in the RAM of the computer of the computing device with subsequent loading into the interpreter. For this purpose, a JavaScript node is included in the boot VRML file, whose functions control the area of visible space. Software tools for cartographic visualization are data structures in the SVG format, which supports vector and raster data.

Отображение в браузере данных в формате SVG осуществляется интерпретатором декларативного языка SVG. Данные в структуре SVG формируются аналогично формированию данных в формате VRML. На основе данных в структуре XML (геопространственная информация), получаемых от базы данных по запросу, проводится конвертация в памяти браузера в структуру SVG с помощью XSLT-T. Для одновременного представления геопространственных данных в двумерном и трехмерном представлении осуществляется поддержка синхронизации навигации по той и другой сцене. На картографической сцене отображается прямоугольник, соответствующий текущей области пространства, данные о которой загружены в память интерпретатора VRML. Синхронизация со стороны SVG осуществляется на основе функций JavaScript, встроенных в SVG и HTML. Так как синхронизацию со стороны VRML осуществить сложнее, то в загрузочный файл VRML включен узел JavaScript с навигационными функциями, не позволяющими трехмерному изображению выходить за рамки окна зрения и постоянно отслеживающими координаты окна зрения. Эти координаты служат необходимой информацией для синхронизации с картографической сценой, которая возможна с использованием таймера HTML.The display in the browser of data in the SVG format is carried out by the interpreter of the declarative language SVG. The data in the SVG structure is generated similarly to the formation of data in the VRML format. Based on the data in the XML structure (geospatial information) received from the database upon request, the browser is converted to the SVG structure using XSLT-T. For the simultaneous presentation of geospatial data in a two-dimensional and three-dimensional representation, support is provided for synchronization of navigation across one and the other scene. A rectangle corresponding to the current region of space is displayed on the cartographic scene, the data of which is loaded into the memory of the VRML interpreter. Synchronization from the side of SVG is based on JavaScript functions built into SVG and HTML. Since synchronization on the part of VRML is more difficult, a JavaScript node is included in the VRML boot file with navigation functions that do not allow a three-dimensional image to go beyond the viewport and constantly monitor the coordinates of the viewport. These coordinates serve as necessary information for synchronization with the cartographic scene, which is possible using the HTML timer.

Система навигации построена с использованием альтернативного по отношению к известной технологии GA принципа организации точки наблюдения трехмерной сцены, в которой используется стандартный принцип - точка наблюдения расположена вне сцены и при навигации сцена неподвижна, а изменяются координаты точки наблюдения и угол наблюдения. При этом центр вращения явно не определяется, что и является одной из причин потери изображения при навигации. В предлагаемой технологии точка наблюдения находится постоянно в центре окна наблюдения и визуализируется небольшим трехгранником осей, а начало трехгранника всегда является центром вращения изображения и при навигации сцена перемещается относительно этого центра. Информация с блока 6 поступает на модуль визуализации области рельефа 8, посредством которого выполняют интерполяцию точек высот (глубин) методами двумерных сплайн-функций, а конкретно в виде двумерных нерегулярных рациональных фундаментальных сплайнов (NURBS) (см., например: Голованов Н.Н. Геометрическое моделирование. М., Физатлит, 2002. - 472 с), математические выражения которых не приводятся по причине отсутствия достаточного места. Преимуществом предлагаемого способа является выполнение интерполяции точек высот в виде двумерных рациональных двумерных сплайн-функций NURBS, что позволяет построить гладкую поверхность для любой формы рельефа, даже для обрывов с отрицательным углом наклона. Во-вторых, поверхность рельефа задается аналитической зависимостью, т.е. конечным набором параметров фиксированного набора функций (полиномиальных сплайнов). Аналитическая форма задания рельефа, т.е. в виде суперпозиции аналитических функций от двух переменных, позволяет использовать весь аппарат дифференциальной геометрии для описания морфометрических свойств рельефа, например, вычисления значения функции (высоту, глубину) или ее дифференциала (уклон) в любой точке (точках) области задания функции. В-третьих, NURBS обеспечивают возможность локального редактирования формы поверхности. Кроме того, для одной и той же области земли объем массива данных ЦМР при использовании NUBRS будет как минимум на порядок меньше, чем при традиционном точечном представлении. Следовательно, применение NURBS повышает эффективность автоматизированных геопространственных систем за счет уменьшения времени обработки и требуемого объема памяти. Применение NURBS в вычислительной технике - уже давно свершившийся факт - в графических пакетах всех операционных систем встроены алгоритмы обработки и визуализации NURBS, например в графических пакетах низкого уровня: DirectX и OpenGL для Windows. Однако при построении ЦМР возникают препятствия, связанные с эффектом возникновения в некоторых ситуациях нарушения монотонности в изменении поверхности - локальное появление ложных осцилляций. В заявляемом способе это препятствие устраняется либо путем добавления новых точек в массив для интерполяции, либо путем использования методов изогеометрической аппроксимации сплайнами. В первом случае разрешение проблемы связано с повышением значимости работы эксперта в итерационной процедуре построения NURBS, во втором - с существенным усложнением математических алгоритмов технологии.The navigation system is constructed using an alternative principle to the observation point of a three-dimensional scene, which is alternative to the well-known GA technology, in which the standard principle is used - the observation point is located outside the scene and the scene is stationary during navigation, and the coordinates of the observation point and the viewing angle are changed. In this case, the center of rotation is not clearly determined, which is one of the reasons for the loss of image during navigation. In the proposed technology, the observation point is constantly in the center of the observation window and is visualized by a small trihedral of axes, and the beginning of the trihedron is always the center of rotation of the image and when navigating the scene moves relative to this center. Information from block 6 goes to the visualization module of the relief region 8, by means of which interpolation of heights (depths) is performed using two-dimensional spline functions, and specifically in the form of two-dimensional irregular rational fundamental splines (NURBS) (see, for example: N. N. Golovanov Geometric modeling. M., Fizatlit, 2002. - 472 s), mathematical expressions of which are not given due to the lack of sufficient space. An advantage of the proposed method is the interpolation of elevation points in the form of two-dimensional rational two-dimensional spline-functions NURBS, which allows you to build a smooth surface for any shape of the relief, even for cliffs with a negative angle of inclination. Secondly, the surface of the relief is determined by the analytical dependence, i.e. a finite set of parameters of a fixed set of functions (polynomial splines). The analytical form of the terrain assignment, i.e. in the form of a superposition of analytic functions of two variables, it allows you to use the entire apparatus of differential geometry to describe the morphometric properties of the relief, for example, calculating the value of a function (height, depth) or its differential (slope) at any point (points) of the domain of the function. Third, NURBS provides the ability to locally edit surface shapes. In addition, for the same area of the earth, the DEM data array using NUBRS will be at least an order of magnitude smaller than with the traditional point representation. Consequently, the use of NURBS improves the efficiency of automated geospatial systems by reducing processing time and the required amount of memory. The use of NURBS in computing is a long-held fact - in the graphics packages of all operating systems, NURBS processing and visualization algorithms are integrated, for example, in low-level graphics packages: DirectX and OpenGL for Windows. However, when constructing a DTM, there are obstacles associated with the effect of the occurrence in some situations of a violation of monotony in surface changes — the local appearance of false oscillations. In the inventive method, this obstacle is removed either by adding new points to the array for interpolation, or by using iso-geometric approximation methods with splines. In the first case, the solution to the problem is associated with an increase in the expert’s work in the iterative procedure for constructing NURBS, in the second, with a significant complication of the mathematical algorithms of the technology.

В предлагаемом способе реализована технология построения ЦМР на основе NURBS в виде итерационной экспертной автоматизированной процедуры. В качестве языка программирования использован язык MatLab. В этой системе качество построения ЦМР определяется путем экспертного сравнения положения изолиний, вычисленных по NURBS, с положением соответствующих изогипс (изобат) на исходной карте. В конкретной реализации предлагаемого способа источником информации о рельефе служат растровые карты.The proposed method implements the technology of building a DEM based on NURBS in the form of an iterative expert automated procedure. The programming language used is the MatLab language. In this system, the quality of DEM construction is determined by expert comparison of the position of contours calculated according to NURBS with the position of the corresponding isohypses (isobaths) on the original map. In a specific implementation of the proposed method, raster maps serve as a source of terrain information.

В общем случае при аппроксимации профиля рельефа одномерными сплайнами следует задавать значения двух первых производных в конечных точках разреза. Однако такая информация неизвестна, и получить ее на практике нельзя. Поэтому в качестве базового сплайна для аппроксимации профиля рельефа по разрезу использован простейший кубический сплайн с нулевыми граничными производными. Ввиду того что не существует никаких явно заданных двумерных сплайнов, так как нельзя построить бесконечную систему алгебраических уравнений для согласования двух первых производных по всем направлениям на смежных границах двух кусков сплайновой поверхности, построение двумерной сплайн-функции производится с использованием тензорного произведения одномерных сплайнов. Согласование первых двух дифференциалов ЦРМ для смежных прямоугольных участков карты обеспечивается перекрытием областей задания смежных NURBS.In the general case, when approximating the profile of the relief with one-dimensional splines, one should specify the values of the first two derivatives at the end points of the section. However, such information is unknown, and it is impossible to obtain it in practice. Therefore, the simplest cubic spline with zero boundary derivatives was used as the base spline for approximating the relief profile along the section. Due to the fact that there are no explicitly defined two-dimensional splines, since it is impossible to construct an infinite system of algebraic equations for matching the first two derivatives in all directions at the adjacent boundaries of two pieces of a spline surface, the construction of a two-dimensional spline function is performed using the tensor product of one-dimensional splines. The coordination of the first two DPC differentials for adjacent rectangular map sections is ensured by overlapping task areas of adjacent NURBS.

Таким образом, технология построения ЦМР в аналитическом виде на основе NURBS позволяет исключить этап триангуляции и тем самым исключить недостатки существующих технологий. Предлагаемая реализация технологии может быть адаптирована к другим типам исходной информации, и в нее могут быть включены более сложные типы базовых сплайнов.Thus, the technology of building DEM in an analytical form based on NURBS allows you to exclude the triangulation stage and thereby eliminate the disadvantages of existing technologies. The proposed implementation of the technology can be adapted to other types of source information, and more complex types of basic splines can be included in it.

При использовании заявляемого способа и устройства для его осуществления, предназначенного для съемки рельефа дна акватории, выполняется требование к точности определения глубины при съемке рельефа дна акватории, установленное действующими нормативными документами, что обусловлено возможностью измерения доплеровского сдвига частоты опорного гидроакустического сигнала гидроакустического доплеровского лага, абсолютной скорости движения судна с эхолотом по внешним источникам информации (например, спутниковой навигационной системы типа GPS), по которым определяют среднюю вертикальную скорость распространения звука в водной среде. При съемке рельефа дна эхолотом средняя квадратическая погрешность определения вертикальной скорости распространения звука не должна превышать ±7,5 м/с. Выполнение данного требования может быть обеспечено, если скорость движения судна будет определяться со средней квадратической погрешностью, не превышающей ±0,037 м/с, что возможно выполнить при условии определения геодезических координат со средней квадратической погрешностью, не превышающей ±7,8 м.When using the proposed method and device for its implementation, designed to capture the bottom topography of the water area, the accuracy requirement for determining the depth when shooting the topography of the bottom of the water area is established by the current regulatory documents, due to the possibility of measuring the Doppler frequency shift of the reference sonar signal of the sonar doppler log, absolute speed movement of a vessel with an echo sounder through external sources of information (for example, satellite navigation systems type GPS), which determines the average vertical velocity of sound propagation in aqueous medium. When shooting the bottom topography with an echo sounder, the mean square error in determining the vertical velocity of sound propagation should not exceed ± 7.5 m / s. The fulfillment of this requirement can be ensured if the speed of the vessel is determined with a mean square error not exceeding ± 0.037 m / s, which can be done provided that geodetic coordinates are determined with a mean square error not exceeding ± 7.8 m.

Установленные на гидрографических судах навигационные системы, в частности совмещенные приемоиндикаторы спутниковых и радионавигационных систем берегового базирования, позволяют определять геодезические координаты с точностью ±6,0 м, а при их работе в дифференциальном режиме с точностью ±3,0 м.The navigation systems installed on hydrographic vessels, in particular the combined receiver-indicators of satellite and coast-based satellite navigation and radio navigation systems, make it possible to determine geodetic coordinates with an accuracy of ± 6.0 m, and when operating in differential mode with an accuracy of ± 3.0 m.

При сопряжении топографических и навигационных растровых карт при картировании рельефа дна ошибки получаемой растровой карты составляют не более двух пикселей. Например, для масштаба карт 1:250000 с разрешением 400 dpi это составляет 30 м на поверхности земли, что не превышает ошибок самой растровой карты.When pairing topographic and navigation raster maps when mapping the topography of the bottom, the errors of the resulting raster map are no more than two pixels. For example, for a map scale of 1: 250000 with a resolution of 400 dpi, this is 30 m on the surface of the earth, which does not exceed the errors of the raster map itself.

В процессе съемки из множества измеренных глубин отбираются информативные глубины, которые исправляются поправками за скорость звука и привязываются к рассчитанным вероятнейшим координатам для нанесения на рабочий планшет и оперативной оценки качества съемки.In the process of shooting, informative depths are selected from the set of measured depths, which are corrected by corrections for the speed of sound and are tied to the calculated probable coordinates for drawing on a working tablet and for an operational assessment of the quality of shooting.

Далее выполняют оценку степени пространственной однородности покрытия точками измерения района промера, а именно: точных внешних границ (контура) области промера, наличия разрывов, локальных пропусков (дыр) и их границ в соответствии с алгоритмом вычисления контура области съемки многолучевым эхолотом 7.Next, an assessment is made of the degree of spatial homogeneity of the coverage with measuring points of the measuring area, namely, the exact external boundaries (contour) of the measuring area, the presence of gaps, local gaps (holes) and their boundaries in accordance with the algorithm for calculating the contour of the survey area with a multipath echo sounder 7.

Результаты съемок многолучевым эхолотом представляют собой большие массивы (файлы) данных, включающих значения широты, долготы и глубины при прохождении промерного галса. По представленным результатам промера возникает проблема оценки степени пространственной однородности покрытия точками измерения района промера, а именно: точных внешних границ (контура) области промера, наличия разрывов, локальных пропусков (дыр) и их границ. В свою очередь, определение этих границ промера многолучевым эхолотом 7 позволит точно установить площадь выполненной съемки.The results of surveys with a multi-beam echo sounder are large arrays (files) of data, including the values of latitude, longitude and depth when passing a survey tack. According to the presented measurement results, the problem arises of assessing the degree of spatial uniformity of coverage by measuring points of the measuring area, namely, the exact external boundaries (contour) of the measuring area, the presence of gaps, local gaps (holes) and their boundaries. In turn, the determination of these boundaries with a multipath echo sounder 7 will allow you to accurately determine the area of the survey.

Учитывая большой объем измерений, получаемый с помощью многолучевого эхолота 7, решение задачи определения нахождение границ промера следует искать с помощью средств автоматизации вычислений на ЭВМ. Для построения автоматизированного алгоритма вычисления границ промера необходимо формализовать представление о пропуске между точками измерения глубины. Построение автоматизированного алгоритма основано на теории вычислительной топологии (см., например: Zomorodian А. Topology for Computing. - ser. Cambr. Mon. Appl. Сотр. Math. Cambr. Univ. Press, 2005, 259 p.).Given the large volume of measurements obtained using the multi-beam echo sounder 7, the solution to the problem of determining the boundaries of the measurement should be sought using computer-aided computing automation. To build an automated algorithm for calculating the boundaries of measurements, it is necessary to formalize the idea of a gap between the points of depth measurement. The construction of an automated algorithm is based on the theory of computational topology (see, for example: Zomorodian A. Topology for Computing. - ser. Cambr. Mon. Appl. Coll. Math. Cambr. Univ. Press, 2005, 259 p.).

Ядро алгоритма состоит в следующем. Для простоты полагаем, что координаты точек измерений заданы на евклидовой плоскости с естественной метрикой (расстоянием между точками). По существу множество координат точек {xi, yi} (i=[1, N]) измерения глубин многолучевым эхолотом 7 представляет собой неупорядоченное "облако" точек. Для упорядочивания множества координат точек необходимо задать некоторую упорядочивающую формальную структуру. Выберем в качестве такой структуры триангуляционную сеть. Тогда эта сеть задает массив наборов из трех точек {i1, i2, i3}, образующих треугольник в этой триангуляции. Собственно говоря, массив {i1, i2, i3} и задает упорядочивающую структуру на {xi, yi}.The core of the algorithm is as follows. For simplicity, we assume that the coordinates of the measurement points are given on the Euclidean plane with a natural metric (the distance between the points). Essentially, the set of coordinates of the points {x i , y i } (i = [1, N]) of the depth measurement by the multi-beam echo sounder 7 is an unordered "cloud" of points. To organize the set of coordinates of points, it is necessary to specify some sorting formal structure. We choose a triangulation network as such a structure. Then this network defines an array of sets of three points {i 1 , i 2 , i 3 } forming a triangle in this triangulation. As a matter of fact, the array {i 1 , i 2 , i 3 } defines the ordering structure on {x i , y i }.

Технология измерения многолучевым эхолотом 7 предполагает получение точек измерения, "равномерно" распределенных по пространству, то есть с почти одинаковыми расстояниями между соседними точками. Обозначим это расстояние символом R. С этой точки зрения структура, задаваемая множеством {i1, i2, i3}, избыточна. Действительно, по построению множество {i1, i2, i3} включает треугольники, длины сторон которых произвольны, то есть они определяются только общим процессом триангуляции. Следовательно, множество {i1, i2, i3} включает как треугольники с малыми длинами сторон, образованными близкими внутренними точками, так и треугольники с большими длинами сторон, образованными граничными треугольниками, стороны которых образуют выпуклую оболочку {xi, yi}. (Выпуклая оболочка {xi, yi} - это наименьшее выпуклое множество точек плоскости, содержащее {xi, yi}).The technology of measurement with a multi-beam echo sounder 7 involves obtaining measuring points "uniformly" distributed in space, that is, with almost the same distances between adjacent points. We denote this distance by R. From this point of view, the structure defined by the set {i 1 , i 2 , i 3 } is redundant. Indeed, by construction, the set {i 1 , i 2 , i 3 } includes triangles whose side lengths are arbitrary, that is, they are determined only by the general triangulation process. Consequently, the set {i 1 , i 2 , i 3 } includes both triangles with short side lengths formed by close interior points, and triangles with long side lengths formed by boundary triangles whose sides form a convex hull {x i , y i } . (The convex hull {x i , y i } is the smallest convex set of points on the plane containing {x i , y i }).

Исключим из множества {i1, i2, i3} треугольники, для которых длина какой-либо стороны превышает значение R. В результате получим множество {i1, i2, i3}≤R треугольников, у которых все стороны меньше или равны R. Тогда объединение множества треугольников {i1, i2, i3}≤R будет определять точную область, покрытую съемкой многолучевым эхолотом.We exclude from the set {i 1 , i 2 , i 3 } triangles for which the length of either side exceeds the value of R. As a result, we obtain the set {i 1 , i 2 , i 3 } ≤R of triangles for which all sides are less than or are equal to R. Then the union of the set of triangles {i 1 , i 2 , i 3 } ≤R will determine the exact area covered by the survey with a multipath echo sounder.

По построению триангуляции во множестве {i1, i2, i3} каждое ребро {i1, i2} триангуляции входит в состав сторон либо двух треугольников, либо одного. Очевидно, что границу этой области составляют только те стороны треугольников множества {i1, i2, i3}≤R, которые представлены в {i1, i2, i3}≤R в единственном экземпляре. Соответствующие этим сторонам треугольники является граничными. В то же время, если некоторая сторона треугольника представлена в {i1, i2, i3}≤R более чем одним экземпляром, то она лежит внутри области (за возможным исключением концевой (концевых) точки). Будем обозначать множество граничных сторон треугольников символом {i1i2,}≤R;Г.By the construction of triangulation in the set {i 1 , i 2 , i 3 }, each edge {i 1 , i 2 } of the triangulation is part of the sides of either two triangles or one. Obviously, only those sides of the triangles of the set {i 1 , i 2 , i 3 } ≤R that are represented in {i 1 , i 2 , i 3 } ≤R in a single copy make up the boundary of this region. The triangles corresponding to these sides are boundary. At the same time, if some side of the triangle is represented in {i 1 , i 2 , i 3 } ≤R by more than one instance, then it lies inside the region (with the possible exception of the end (s) point). We denote the set of boundary sides of triangles by the symbol {i 1 i 2 ,} ≤R;

Весь алгоритм вычисления контура области съемки многолучевым эхолотом 7 представляет собой простую линейную последовательность вычислений.The whole algorithm for calculating the contour of the survey area with a multipath echo sounder 7 is a simple linear sequence of calculations.

Вход: массив широт и долгот точек измерения многолучевым эхолотом - {φi, λi}.Input: an array of latitudes and longitudes of the measurement points with a multipath echo sounder - {φ i , λ i }.

Шаг 1. Для {φi, λi} вычисляют среднюю арифметическую долготу и широту - [φ0, λ0].Step 1. For {φ i , λ i } calculate the arithmetic mean longitude and latitude - [φ 0 , λ 0 ].

Шаг 2. Преобразовывают географические координаты {φi, λi} в стереографические координаты {xi, yi}. Полюсом стереографической проекции задают значения [φ0, λ0].Step 2. Convert the geographical coordinates {φ i , λ i } to stereographic coordinates {x i , y i }. The stereographic projection pole sets the values [φ 0 , λ 0 ].

Шаг 3. Триангулируют {xi, yi} методом Делоне. Результат - {i1, i2, i3}.Step 3. Triangulate {x i , y i } using the Delaunay method. The result is {i 1 , i 2 , i 3 }.

Шаг 4. Вычисляют длины сторон треугольников {i1, i2, i3}. Результат - множество {l(i1i2)}.Step 4. Calculate the lengths of the sides of the triangles {i 1 , i 2 , i 3 }. The result is the set {l (i 1 i 2 )}.

Шаг 5. Вычисляют значение R: найти функцию распределения {l(i1i2)}, значение R равно значению длины, при котором достигается насыщение функции распределения {l(i1i2)} (см. фиг.3).Step 5. The value of R is calculated: find the distribution function {l (i 1 i 2 )}, the value of R is equal to the length at which saturation of the distribution function {l (i 1 i 2 )} is achieved (see Fig. 3).

Шаг 6. Находят множество, {i1, i2, i3}≤R.Step 6. Find the set, {i 1 , i 2 , i 3 } ≤R .

Шаг 7. Находят множество {i1i2}≤R;Г.Step 7. Find the set {i 1 i 2 } ≤R; G.

Шаг 8. Используя {i1, i2, i3}≤R и {i1i2}≤R;Г, определяют связную последовательность граничных сторон - множество {Pj} (j=[1, K]. Всего K многоугольников. Каждая связная последовательность образует простой многоугольник. Каждый многоугольник определяет либо внешнюю границу, либо внутреннюю (границу дыры).Step 8. Using {i 1 , i 2 , i 3 } ≤R and {i 1 i 2 } ≤R; Γ , define a connected sequence of boundary sides - the set {P j } (j = [1, K]. In total K polygons. Each connected sequence forms a simple polygon. Each polygon defines either an external boundary or an internal boundary (hole boundary).

Шаг 9. Используя {x1, y1} и {Pj}, определяют множество координат угловых точек границ многоугольников - {XYj}.Step 9. Using {x 1 , y 1 } and {P j }, determine the set of coordinates of the corner points of the boundaries of the polygons - {XY j }.

Шаг 10. Используя {XYj}, определяют множество {XYn}OL (n=[1, N], N≤K) наборов угловых точек многоугольников, образующих внешние границы. Критерий: многоугольники из множества попарно не пересекаются [XYn}OL (за исключением, может быть, касания одной точкой многоугольника границы другого).Step 10. Using {XY j }, define the set {XY n } OL (n = [1, N], N≤K) of sets of corner points of the polygons that form the outer boundaries. Criterion: polygons from the set do not intersect in pairs [XY n } OL (with the possible exception of one point touching the boundary of another polygon).

Шаг 11. Исключив множество {XYn}OL из {XYj}, получают {XYm}H(m=[1, M], M=N-K) - множество наборов угловых точек многоугольников, составляющих внутренние границы (границы дыр). Если {XYm}H не пусто, то для каждого многоугольника из {XYn}OL найти индексы Inch тех многоугольников из {XYm}H, которые полностью в нем лежат.Step 11. Excluding the set {XY n } OL from {XY j }, we obtain {XY m } H (m = [1, M], M = NK) - the set of sets of corner points of the polygons that make up the internal boundaries (hole boundaries). If {XY m } H is not empty, then for each polygon from {XY n } OL find the indices Inch of those polygons from {XY m } H that lie completely in it.

Шаг 12. Преобразовывают стереографические координаты {XYm}OL и {XYm}H в географические координаты {φλn}OL и {φλm}H, учитывая, что в соответствии с шагом 2 полюсом стереографической проекции являлись значения [φ0, λ0].Step 12. The stereographic coordinates {XY m } OL and {XY m } H are converted to the geographic coordinates {φλ n } OL and {φλ m } H , given that according to step 2, the values of [φ 0 , λ were the pole of the stereographic projection 0 ].

Выход: Географические координаты угловых внешних {φλn}OL и внутренних {φλm}H многоугольников, множество индексов вложенности внутренних многоугольников во внешние многоугольники.Output: Geographic coordinates of the angular external {φλ n } OL and internal {φλ m } H polygons, the set of indices of nesting of internal polygons in external polygons.

Преобразование географических координат в стереографические обусловлено необходимостью перехода от сферической к евклидовой метрике.The conversion of geographic coordinates to stereographic is due to the need to move from a spherical to a Euclidean metric.

Использование метода Делоне определяется экстремальными свойствами триангуляции, получаемой этим методом (см., например: D'Azevedo Е.F., Simpson R.В. On optimal interpolation triangle incidences. // SIAM J. Sci. Statist. Comput., 1989. 10 (6). P. 1063-1075). В частности для триангуляции Делоне характеристическим свойством является то, что внутрь окружности, описанной вокруг каждого треугольника, попадают только точки, образующие этот треугольник. Треугольники триангуляции Делоне "стабильны" в том смысле, что они наиболее похожи на правильные и их размеры стремятся быть одинаковыми.The use of the Delaunay method is determined by the extreme properties of the triangulation obtained by this method (see, for example: D'Azevedo E.F., Simpson R.V. On optimal interpolation triangle incidences. // SIAM J. Sci. Statist. Comput., 1989. 10 (6). P. 1063-1075). In particular, for the Delaunay triangulation, a characteristic property is that only the points forming this triangle fall inside the circle circumscribed around each triangle. Delaunay triangulation triangles are “stable” in the sense that they are most similar to regular ones and their sizes tend to be the same.

В качестве R можно использовать не только тривиальную евклидову метрику - длину ребра треугольника, но и другие изоморфные ей метрики, например, радиус описанной вокруг треугольника окружности. Последнее обусловлено тем, что триангуляция Делоне минимизирует максимальный радиус описанной окружности среди всех треугольников триангуляции.As R, one can use not only the trivial Euclidean metric - the length of the edge of the triangle, but also other metrics isomorphic to it, for example, the radius of the circle circumscribed around the triangle. The latter is due to the fact that Delaunay triangulation minimizes the maximum radius of the circumscribed circle among all triangulation triangles.

Выходные данные алгоритма позволяют вычислить полную площадь, покрытую гидрографической съемкой многолучевым эхолотом 7. Однако, если в тех случаях, когда координаты контуров границ не важны, а нужно только оценить площадь съемки, то работу алгоритма можно завершить шагом 6. Затем, используя {φi, λi}, вычислить площадь каждого сферического треугольника из {i1, i2, i3}≤R и сложить, получив искомую общую площадь съемки.The output of the algorithm allows us to calculate the total area covered by hydrographic survey with a multi-beam echo sounder 7. However, if in those cases where the coordinates of the boundary contours are not important, but you only need to estimate the survey area, then the algorithm can be completed in step 6. Then, using {φ i , λ i }, calculate the area of each spherical triangle from {i 1 , i 2 , i 3 } ≤R and add, obtaining the desired total shooting area.

На рисунках (фиг.2-4) приведены иллюстрации применения алгоритма к конкретным измерениям, полученным многолучевым эхолотом 7.The figures (Fig.2-4) show illustrations of the application of the algorithm to specific measurements obtained by the multi-beam echo sounder 7.

Определение этих границ промера многолучевым эхолотом 7 позволит точно установить площадь выполненной съемки.The determination of these measurement boundaries with a multipath echo sounder 7 will allow you to accurately determine the area of the survey.

Для определения подножия континентального склона (ПКС) разработаны алгоритмы, основанные на трехмерном определении подножия континентального склона, т.е. определение ПКС осуществляется по всей площади распределения измеренных глубин, в то время как в известных способах, алгоритмы разработаны на основе двухмерного определения ПКС, т.е. определение ПКС осуществляется по профилю глубин. Данные алгоритмы разработаны в пакете прикладных программ Math Lab.To determine the foot of the continental slope (PKS), algorithms based on a three-dimensional determination of the foot of the continental slope, i.e. determination of PCD is carried out over the entire distribution area of the measured depths, while in the known methods, the algorithms are developed on the basis of a two-dimensional determination of PCD, i.e. determination of PKS is carried out according to the depth profile. These algorithms are developed in the Math Lab application package.

Входными данными алгоритмов является база батиметрических данных, составленных на основе планшетов промеров глубин. Планшет представляет собой массив двумерных координат точек и глубин в этих точках. Погрешность промеров по глубине составляет 1% от абсолютной величины. Множество точек измерения, распределенных неравномерно, образуют многоугольник с невыпуклой границей и вершинами в «граничных» точках.The input data of the algorithms is a bathymetric data base compiled on the basis of depth measuring plates. A tablet is an array of two-dimensional coordinates of points and depths at these points. The depth measurement error is 1% of the absolute value. Many measurement points distributed unevenly form a polygon with a non-convex boundary and vertices at the “boundary” points.

Ввиду вводимой рандомизации на выходе алгоритмов получается полоса, задаваемая двумя ограничивающими крайними ломаными линиями. Ломаные линии заданы как последовательность отрезков на планшете. Самые крайние из этих линий образуют полосу, внутри которой и лежит реальная линия ПКС. Ширина этой полосы в разных участках планшета меняется, отображая устойчивость данных в том или ином регионе карты. На основании этого можно указать конкретные регионы, в которых глубинная информация требует большего уточнения.In view of the introduced randomization, the output of the algorithms yields a band defined by two bounding extreme broken lines. Broken lines are defined as a sequence of line segments on a tablet. The most extreme of these lines form a strip, inside which lies the real line of the PKS. The width of this strip in different parts of the tablet changes, reflecting the stability of data in a particular region of the map. Based on this, you can specify specific regions in which the in-depth information requires more clarification.

Во избежание погрешности, возникающей при интерполяции поверхности ввиду неравномерности распределения измерений, планшет был ограничен невыпуклым многоугольником для поиска линии ПКС внутри него. Алгоритм основан на построении выпуклой оболочки точек ({xi}, {yi}) методом Грэхема (Graham scan). Алгоритм использует LIFO - структуру (Last In - First Out), «Последний вошел - первый вышел») - стек S, в котором хранятся точки ({xi}, {yi}) - кандидаты на «граничные точки» выпуклой оболочки (в конце работы алгоритма в стеке будут находиться точки, образующие выпуклую оболочку в порядке обхода). Также используются две вспомогательные процедуры - Top(S) и Next_To_Top(S), возвращающие соответственно самую верхнюю и следующую (вторую сверху) за самой верхней точки в стеке. Push(xi, yi), S и Pop(S) - стандартные операции добавления точки в стек (наверх стека) и извлечение (удаление) самой верхней точки.In order to avoid the error arising from the interpolation of the surface due to the non-uniform distribution of measurements, the tablet was limited by a non-convex polygon to search for the PCB line inside it. The algorithm is based on the construction of the convex hull of points ({x i }, {y i }) using the Graham scan method. The algorithm uses the LIFO structure (Last In - First Out), “Last Entered, First Entered”) - the S stack, in which points ({x i }, {y i }) are stored - candidates for the “boundary points” of the convex hull ( at the end of the algorithm, the stack will contain points that form a convex hull in the traversal order). Two auxiliary procedures are also used - Top (S) and Next_To_Top (S), which return the highest and the next (second from the top) after the highest point in the stack, respectively. Push (x i , y i ), S and Pop (S) are the standard operations of adding a point to the stack (at the top of the stack) and extracting (deleting) the highest point.

Псевдокод алгоритма Грэхема заключается в следующем.The pseudocode of Graham's algorithm is as follows.

Пусть (x0, y0) - точка из множества измерений с минимальной координатой у или самая левая из таких точек при наличии совпадений.Let (x 0 , y 0 ) be a point from the set of dimensions with a minimum coordinate y or the leftmost of such points if there are matches.

Пусть [(xi, yi,…,(xn, yn)] - остальные точки этого множества, отсортированные в порядке возрастания полярного угла, измеряемого против часовой стрелки относительно точки (x0, y0) (если полярные углы нескольких точек совпадают, то из множества удаляются все эти точки кроме одной, самой дальней от точки (x0, y0)):Let [(x i , yi, ..., (x n , y n )] be the remaining points of this set sorted in ascending order of the polar angle, measured counterclockwise relative to the point (x 0 , y 0 ) (if the polar angles of several points coincide, then all these points are deleted from the set except for the one farthest from the point (x 0 , y 0 )):

Push(x0, y0),Push (x 0 , y 0 ),

S Push(x1, y1),S Push (x 1 , y 1 ),

S Push(x2, y2), SS Push (x 2 , y 2 ), S

For i ← 3 to N do while (угол, образованный точками Top(S) и Next_To_Top(S) и (xi, yi), образует не левый поворот) doFor i ← 3 to N do while (the angle formed by the points Top (S) and Next_To_Top (S) and (x i , y i ) forms a non-left turn) do

Pop(S)Pop (s)

Push(xi, yi), SPush (x i , y i ), S

Return S.Return S.

Далее, для уменьшения пустого места на границе планшета производится уточнение полученного многоугольника заменой длинных ребер на более короткие. В результате получаем невыпуклый многоугольник, ограничивающий область измерений.Further, to reduce the empty space at the border of the tablet, the resulting polygon is refined by replacing the long edges with shorter ones. As a result, we obtain a non-convex polygon bounding the measurement region.

При обработке результатов экспериментальных данных была выбрана линейная интерполяция через триангуляции, так как она обеспечивала наилучшую устойчивость при измерении линии ПКС под действием пробного возмущения (фиг.5).When processing the results of the experimental data, linear interpolation through triangulations was chosen, since it provided the best stability when measuring the PCD line under the action of a test disturbance (Fig. 5).

На основе полученной алгоритмом интерполяции поверхности строится поверхность вторых производных в направлении градиента, соответствующая максимальному изменению уклона основания в данной точке (фиг.6) посредством алгоритма построения поверхности нормы матрицы второй производной от глубины.Based on the obtained surface interpolation algorithm, the surface of the second derivatives in the gradient direction is constructed corresponding to the maximum change in the slope of the base at a given point (Fig. 6) using the algorithm for constructing the norm surface of the matrix of the second derivative of depth.

На основе модели поверхности вторых производных вычисляется линия ПКС. По каждому планшету вычисляется величина барьера градиента, основанная на дисперсии градиента по всему планшету. Алгоритм начинает работу с точки, лежащей внутри границы планшета на некотором расстоянии от нее. После определения самой высокой точки на поле вторых производных для текущего профиля алгоритм переходит к следующему профилю и находит для него самую высокую точку в смещенной окрестности предыдущей. Выбранные точки, высота которых оказалась больше указанного барьера, образуют последовательность концов отрезков ломаной, задающей аппроксимацию линии ПКС (фиг.7).Based on the surface model of the second derivatives, the PCB line is calculated. For each tablet, a gradient barrier value is calculated based on the dispersion of the gradient throughout the tablet. The algorithm starts from a point lying inside the border of the tablet at a certain distance from it. After determining the highest point in the field of second derivatives for the current profile, the algorithm proceeds to the next profile and finds the highest point for it in a displaced neighborhood of the previous one. The selected points, the height of which turned out to be greater than the indicated barrier, form a sequence of ends of the segments of the polygonal line that defines the approximation of the PCB line (Fig. 7).

Отличительные особенности:Distinctive features:

- использование в качестве исходных данных массива двумерных координат точек и глубин в этих точках;- use as source data an array of two-dimensional coordinates of points and depths at these points;

- возможность определения доверительной, в пределах которой с вероятностью 95% лежит подножие континентального шельфа.- the possibility of determining confidence, within which with a probability of 95% lies the foot of the continental shelf.

Полученные результаты, полностью соответствующие требованиям Комиссии ООН и Научно-технического руководства по границам континентального шельфа, позволяют получить дополнительную информацию для экспертной оценки ПКС, а следовательно, использоваться для определения и обоснования внешней границы континентального шельфа Российской Федерации в СЛО.The results obtained, which fully comply with the requirements of the UN Commission and the Scientific and Technical Guide for the Limits of the Continental Shelf, provide additional information for the expert assessment of the ACL, and, therefore, can be used to determine and justify the external border of the continental shelf of the Russian Federation in the Arctic Ocean.

Для уверенного обнаружения потенциально опасных объектов коридор шириной 60 м вдоль осевой линии трассы отрабатывается с расстоянием между профилями 10 м. Далее до ширины коридора 400 и 2000 м (участки расширения) шаг между профилями 50 м. Это позволяет уверенно отследить линейно вытянутые объекты - трубы, кабели и пр. Для контроля выполняют промеры по продольным галсам через 1 км.To confidently detect potentially dangerous objects, a corridor 60 m wide along the axial line of the route is worked out with a distance between profiles of 10 m. Then, up to a width of the corridor of 400 and 2000 m (expansion areas), the step between profiles is 50 m. This allows you to confidently track linearly elongated objects - pipes, cables, etc. For control, perform measurements on longitudinal tacks after 1 km.

Съемка рельефа дна проводится многолучевыми эхолотами без пропусков с перекрытием смежных полос. Для съемки рельефа дна применяются многолучевые эхолоты (Sea Beam 1180, Simrad ЕМ 3002). Сонарная съемка выполняется с использованием сонара с частотой 500 кГц. В состав комплекса площадной съемки входят измерители скорости звука и датчики вертикальной качки и крен-дифферента, которые обеспечивают корректуру данных площадной батиметрической и сонарной съемки.Shooting of the bottom topography is carried out by multipath echo sounders without gaps with overlapping adjacent bands. To capture the bottom topography, multi-beam echo sounders (Sea Beam 1180, Simrad EM 3002) are used. Sonar imaging is performed using a 500 kHz sonar. The composition of the areal survey complex includes sound velocity meters and vertical pitch and roll trim sensors, which provide proofreading of the data of the area bathymetric and sonar surveys.

Измеренные глубины в постобработке исправляются глубинами на уровень моря по данным, полученным с измерителя уровня моря 15. По результатам съемки составляются планшеты глубин в масштабе 1:2000.The measured depths in post-processing are corrected by depths at sea level according to the data obtained from the sea level meter 15. Based on the results of the survey, depth tablets are compiled on a scale of 1: 2000.

Практическая реализация заявляемого способа технической сложности не представляет ввиду того, что для его реализации используются штатные измерительные средства, установленные на гидрографических судах, предназначенных для съемки рельефа дна.The practical implementation of the proposed method of technical complexity does not represent in view of the fact that its implementation uses standard measuring instruments installed on hydrographic vessels designed to record the bottom topography.

Источники информацииInformation sources

1. Коломийчук Н.Д. Гидрография. Л., ГУНиО МО СССР, 1988, с.240-277.1. Kolomiychuk N.D. Hydrography. L., GUNiO of the Ministry of Defense of the USSR, 1988, p. 240-277.

2. Hare R. Depth and position error budgets for multibeam echosounding // International Hydrographic Review. 1995, v.LXXII, №2, p.37-69.2. Hare R. Depth and position error budgets for multibeam echosounding // International Hydrographic Review. 1995, v. LXXII, No. 2, p. 37-69.

3. Патент RU №2340916.3. Patent RU No. 2340916.

4. Патент RU №2434246.4. Patent RU No. 2434246.

5. Патент RU №2272303C1, 10.12.2006.5. Patent RU No. 2272303C1, 12/10/2006.

6. Патент RU №2292062C2, 20.01.2007.6. Patent RU No. 2292062C2, 01.20.2007.

7. Патент RU №2326408C1, 10.06.2006.7. Patent RU No. 23232408C1, 06/10/2006.

8. Патент ЕР №1426787A1, 09.06.2004.8. EP patent No. 1426787A1, 09.06.2004.

Claims (2)

1. Способ съемки рельефа дна акватории, включающий излучение гидроакустических сигналов в направлении дна, прием отраженных от поверхности дна сигналов, измерение расстояний от приемоизлучающей антенны до дна, определение координат судна по внешним источникам информации, измерение бортовой, килевой и вертикальной качки, истинного курса и скорости судна, привязку результатов измерений по времени, определение истинных значений глубин с определением поправки за отклонение действительной скорости звука в воде от расчетной, картирование полученной информации с определением геодезических координат измеренных глубин, при картировании рельефа дна выполняют сопряжение топографических и навигационных растровых карт, дополнительно выполняют гидролокационное зондирование дна гидролокатором и/или промерным эхолотом, установленными на отличных горизонтах глубины от судовых гидроакустических средств с возможностью их перемещения как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях методом секторного обзора со сканированием характеристики направленности в режиме излучения параметрической антенны с приемом отраженных сигналов антенной таких же размеров, как антенна накачки параметрической антенны, при этом ширина характеристики направленности в режиме приема превышает величину сектора обзора, а плоскость сканирования антенны отклонена относительно положения вертикальной локации на угол 15° в сторону движения судна, отличающийся тем, что одновременно с излучением гидроакустических сигналов в направлении дна выполняют магнитную съемку посредством градиентометра, буксируемого на расстоянии 5 м от дна, сейсмоакустическое профилирование посредством профилографа с рабочей частотой 3,5 кГц, измеряют уровень моря, при обработке значений измеренных глубин дополнительно выполняют линейную интерполяцию полученной поверхности дна через триангуляции, при картировании полученной информации с определением геодезических координат измеренных глубин выполняют оценку степени пространственной однородности покрытия точками измерения района промера путем определения внешних границ (контура) области промера.1. The method of shooting the bottom topography of the water area, including emitting hydroacoustic signals in the direction of the bottom, receiving signals reflected from the bottom surface, measuring distances from the receiving-emitting antenna to the bottom, determining the coordinates of the vessel from external sources of information, measuring the side, keel and vertical pitch, true heading and vessel speed, reference of measurement results over time, determination of true depth values with determination of correction for deviation of the actual speed of sound in water from the calculated one, mapping the information obtained with the determination of the geodetic coordinates of the measured depths, when mapping the bottom topography, conjugate topographic and navigation raster maps, additionally perform sonar sounding of the bottom with a sonar and / or surveying echo sounder installed at different depth horizons from ship’s sonar equipment with the possibility of moving them in vertical, and in horizontal planes by sector survey method with scanning directivity characteristics in the radiation mode a parametric antenna with receiving reflected signals by an antenna of the same size as the pump antenna of the parametric antenna, while the width of the directivity characteristic in the receiving mode exceeds the size of the viewing sector, and the antenna scanning plane is deflected relative to the position of the vertical location by an angle of 15 ° to the side of the vessel, different in that, simultaneously with the emission of hydroacoustic signals in the direction of the bottom, magnetic recording is performed by means of a gradiometer towed at a distance of 5 m from the bottom seismoacoustic profiling by means of a profilograph with an operating frequency of 3.5 kHz, sea level is measured, when processing the values of the measured depths, linear interpolation of the obtained bottom surface through triangulations is additionally performed, when mapping the received information with the determination of the geodetic coordinates of the measured depths, the degree of spatial uniformity of the coating by measuring points is evaluated measuring area by determining the external boundaries (contour) of the measuring area. 2. Устройство для съемки рельефа дна акватории, состоящее из приемоизлучающей антенны, передающего блока, приемоизмерительного блока, блока управления, блока определения средней скорости распространения звука в воде, блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна, многолучевого эхолота, модуля визуализации области рельефа, гидроакустического доплеровского лага, приемника спутниковой навигационной системы, курсовой системы, измерителя качки, отличающееся тем, что в устройство для съемки рельефа дна дополнительно введены буксируемый градиентометр, профилограф и измеритель уровня моря, соединенные своими выходами с входами блока сбора, обработки информации и картирования рельефа дна. 2. A device for capturing the relief of the bottom of the water area, consisting of a receiving-radiating antenna, a transmitting unit, a receiving-measuring unit, a control unit, a unit for determining the average speed of sound propagation in water, a unit for collecting, processing information and mapping the bottom topography, a multi-beam echo sounder, a module for visualizing the relief area, sonar Doppler log, satellite navigation system receiver, heading system, pitch meter, characterized in that the device for recording the bottom topography is additionally introduced towed gradiometer, profilograph and sea level meter, connected by their outputs to the inputs of the unit for collecting, processing information and mapping the bottom topography.
RU2012153734/28A 2012-12-12 2012-12-12 Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor RU2519269C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153734/28A RU2519269C1 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012153734/28A RU2519269C1 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2519269C1 true RU2519269C1 (en) 2014-06-10
RU2012153734A RU2012153734A (en) 2014-06-20

Family

ID=51213653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012153734/28A RU2519269C1 (en) 2012-12-12 2012-12-12 Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2519269C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647199C1 (en) * 2016-12-27 2018-03-14 Владимир Васильевич Чернявец Method of determining borders of dangerous areas of seabed on navigation charts
RU2703786C1 (en) * 2018-11-06 2019-10-22 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Device for capturing the topography of the water area bottom
CN110866533A (en) * 2018-08-27 2020-03-06 富士通株式会社 Device and method for training classification model, and classification device and method
RU2733565C1 (en) * 2020-03-12 2020-10-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Robot system for survey of water area bottom
RU2740297C1 (en) * 2020-05-15 2021-01-13 Общество с ограниченной ответственностью "Нониус Инжиниринг" Method for visualization of current condition of bottom topography during operation of dredger
RU2757560C1 (en) * 2021-02-12 2021-10-18 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for surveying relief of bottom of water area
CN114966711A (en) * 2022-05-20 2022-08-30 国家深海基地管理中心 Manned submersible vehicle-oriented seawater depth determination method and system
RU216418U1 (en) * 2022-10-13 2023-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) DEVICE FOR DETERMINING THE RELIEF OF THE BOTTOM SURFACE OF THE WATER

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1426786A1 (en) * 2001-09-13 2004-06-09 Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences High resolution bathymetric sonar system and measuring method for measuring the physiognomy of the seabed
RU2319178C2 (en) * 2006-01-31 2008-03-10 Ратмир Григорьевич Скрынников Method for searching flooded and silted objects on sea bottom
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
RU2429507C1 (en) * 2010-03-16 2011-09-20 Сергей Петрович Алексеев Method of reconstructing sea bottom relief in depth measurement by hydroacoustic means and device to this end
RU2434246C1 (en) * 2010-03-16 2011-11-20 Сергей Борисович Курсин Method of surveying bottom topography of water bodies and apparatus for realising said method
RU2440592C2 (en) * 2010-03-18 2012-01-20 Сергей Петрович Алексеев Marine gravimetric survey method
RU2461845C1 (en) * 2011-04-28 2012-09-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Hydroacoustic system for imaging underwater space

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1426786A1 (en) * 2001-09-13 2004-06-09 Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences High resolution bathymetric sonar system and measuring method for measuring the physiognomy of the seabed
RU2319178C2 (en) * 2006-01-31 2008-03-10 Ратмир Григорьевич Скрынников Method for searching flooded and silted objects on sea bottom
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
RU2429507C1 (en) * 2010-03-16 2011-09-20 Сергей Петрович Алексеев Method of reconstructing sea bottom relief in depth measurement by hydroacoustic means and device to this end
RU2434246C1 (en) * 2010-03-16 2011-11-20 Сергей Борисович Курсин Method of surveying bottom topography of water bodies and apparatus for realising said method
RU2440592C2 (en) * 2010-03-18 2012-01-20 Сергей Петрович Алексеев Marine gravimetric survey method
RU2461845C1 (en) * 2011-04-28 2012-09-20 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Hydroacoustic system for imaging underwater space

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647199C1 (en) * 2016-12-27 2018-03-14 Владимир Васильевич Чернявец Method of determining borders of dangerous areas of seabed on navigation charts
CN110866533A (en) * 2018-08-27 2020-03-06 富士通株式会社 Device and method for training classification model, and classification device and method
CN110866533B (en) * 2018-08-27 2023-09-15 富士通株式会社 Apparatus and method for training classification model, and classification apparatus and method
RU2703786C1 (en) * 2018-11-06 2019-10-22 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Device for capturing the topography of the water area bottom
RU2733565C1 (en) * 2020-03-12 2020-10-05 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) Robot system for survey of water area bottom
RU2740297C1 (en) * 2020-05-15 2021-01-13 Общество с ограниченной ответственностью "Нониус Инжиниринг" Method for visualization of current condition of bottom topography during operation of dredger
RU2757560C1 (en) * 2021-02-12 2021-10-18 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Method for surveying relief of bottom of water area
CN114966711A (en) * 2022-05-20 2022-08-30 国家深海基地管理中心 Manned submersible vehicle-oriented seawater depth determination method and system
CN114966711B (en) * 2022-05-20 2023-01-24 国家深海基地管理中心 Manned submersible vehicle-oriented seawater depth determination method and system
RU216418U1 (en) * 2022-10-13 2023-02-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова" (МГУ) DEVICE FOR DETERMINING THE RELIEF OF THE BOTTOM SURFACE OF THE WATER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012153734A (en) 2014-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2519269C1 (en) Method of surveying bottom topography of water area and apparatus therefor
RU2434246C1 (en) Method of surveying bottom topography of water bodies and apparatus for realising said method
Singh et al. Microbathymetric mapping from underwater vehicles in the deep ocean
RU2340916C1 (en) Method of surveying bottom contour of water bodies and device to that end
Shang et al. Obtaining high-resolution seabed topography and surface details by co-registration of side-scan sonar and multibeam echo sounder images
US10429505B2 (en) Multi-perspective ensonification system and method
RU2429507C1 (en) Method of reconstructing sea bottom relief in depth measurement by hydroacoustic means and device to this end
Yeu et al. Evaluation of the accuracy of bathymetry on the Nearshore coastlines of Western Korea from satellite altimetry, multi-beam, and airborne bathymetric LiDAR
Dix et al. Accuracy evaluation of terrestrial LiDAR and multibeam sonar systems mounted on a survey vessel
RU2439614C2 (en) Method of surveying bottom topography of water body and apparatus for realising said method
Halmai et al. Applicability of a recreational-grade interferometric sonar for the bathymetric survey and monitoring of the Drava River
RU2466426C1 (en) Method of reconstructing sea-floor relief when measuring depth using hydroacoustic apparatus
RU2608301C2 (en) System and method for 3d examination of sea bottom for engineering survey
Li et al. Exploring modern bathymetry: A comprehensive review of data acquisition devices, model accuracy, and interpolation techniques for enhanced underwater mapping
Makar et al. Seabed Topography Changes in the Sopot Pier Zone in 2010–2018 Influenced by Tombolo Phenomenon
RU2549683C2 (en) Method of surveying lower surface of ice cover
RU2615050C2 (en) Method of detecting underwater ferromagnetic objects and system for detecting underwater ferromagnetic objects
Levin et al. Bathymetric surveying in Lake Superior: 3D modeling and sonar equipment comparing
RU2487368C1 (en) Method for stereophotography of bottom topography of water body and apparatus for realising said method
Popescu et al. An overall view of LiDAR and Sonar systems used in geomatics applications for hydrology.
RU2529207C1 (en) Navigation system for towed underwater vehicle
Włodarczyk-Sielicka et al. Problem of bathymetric big data interpolation for inland mobile navigation system
Ochałek et al. Modeling and analysis of integrated bathymetric and geodetic data for inventory surveys of mining water reservoirs
RU2018145186A (en) A method of restoring the topography of the seabed when measuring depths using hydroacoustic means installed on moving marine objects and a device for its implementation
Stewart A non-deterministic approach to 3-D modeling underwater

Legal Events

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

Effective date: 20171213