RU2647199C1 - Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна - Google Patents
Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна Download PDFInfo
- Publication number
- RU2647199C1 RU2647199C1 RU2016151944A RU2016151944A RU2647199C1 RU 2647199 C1 RU2647199 C1 RU 2647199C1 RU 2016151944 A RU2016151944 A RU 2016151944A RU 2016151944 A RU2016151944 A RU 2016151944A RU 2647199 C1 RU2647199 C1 RU 2647199C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dangerous
- depths
- vessel
- isobaths
- sections
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instructional Devices (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гидрографии, в частности к способам и техническим средствам барометрической съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории. Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна включает построение и нанесение изобат по результатам промеров на навигационные карты. При этом дополнительно выполняют сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами и выполняют измерения кратчайших расстояний от оси судового хода до опасных изобат с обоих бортов судна. Затем выполняют оценку безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей путем построения регрессионных моделей опасных изобат. Техническим результатом заявленного изобретения является повышение навигационной безопасности судов путем определения границ опасных участков дна на картах без использования интерполяции глубин. 2 ил.
Description
Изобретение относится к гидрографии, в частности к способам и техническим средствам барометрической съемки рельефа дна путем определения глубин на заданной акватории. Известно, что положительные формы подводного рельефа ограничивают свободу маневрирования судна. Такие участки рельефа дна являются навигационными опасностями, которые показываются на навигационных морских картах в диапазоне всех глубин (Система морских карт, руководств и пособий (часть 1). - СПб: ГУНиО МО, 1997. - 35 с. РД 31.63.01-83 [1]). Для их выявления используется понятие навигационной глубины, которая определяется как наименьшая безопасная для плавания судна глубина Zo, рассчитываемая с учетом его габаритов, параметров движения и условий плавания (Руководство по определению оперативной проходной осадки судов на подходных каналах к морским портам, Министерство морского флота СССР. - М.: В/О «Мортехинформреклама», 1983. - 34 с. [2]). Все глубины, значения которых меньше навигационной глубины, будут для судна опасными, а изобата, проходящая через ближайшие глубины, меньше навигационной, образует границу навигационной опасности. Для определения положения последней интерполируют глубины, показанные на карте. Известные различные методы интерполяции измеренных и нанесенных на навигационные карты глубин не позволяют учитывать геоморфологические особенности фактического рельефа (Смирнова Е.Б., Канаев В.Ф., Богданов К.А., Мишин С.Н. Основы изображения подводного рельефа на морских картах. - Л., ЦКФ ВМФ, 1973, с. 82-91 [3]), что может приводить к существенным ошибкам.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение навигационной безопасности судов путем создания способа, позволяющего определять границы опасных участков дна на картах, не используя интерполяцию глубин.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна, включающем построение и нанесение изобат по результатам промеров на навигационные карты, дополнительно выполняют сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами, выполняют измерения кратчайших расстояний от оси судового хода до опасных изобат с обоих бортов судна, выполняют оценку безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей путем построения регрессионных моделей опасных изобат, что позволяет определять границы навигационных опасностей, образованных подводным рельефом, без интерполяции показанных на карте глубин.
В работе (Жуков Ю.Н. Математические инструменты описания картографического отображения рельефа Земли // Навигация и гидрография. - 2011. - №32. - С. 60-69 [4]) показано, что всякую гладкую поверхность можно однозначно представить набором ячеек Морса-Смейла (CMS), которые сегментируют картографическое отображение поверхности дна на участки с «однородным» полем градиента глубины. В статье (Абрамов А.М. Проблемы сравнения разных картографических отображений одного и того же подводного рельефа // Навигация и гидрография. - 2013. - №36. - С. 54-60 [5]) рассмотрено соответствие геоморфологических элементов, формирующих каркас рельефа и элементов, образующих границы ячеек CMS.
Применительно к отображению подводного рельефа границы ячеек CMS образуют: критические точки, а именно: точки локальных максимумов (наименьшие глубины), точки минимумов (наибольшие глубины) и точки седел (седловинные точки); сепаратрисы - линии, соединяющие критические точки в определенном порядке.
Признаком существования критической точки является равенство в ней градиента глубины нулю. Сепаратрисы, соединяющие точки наименьших и наибольших глубин с точками седел, представляют собой монотонные линии, в каждой точке которых направление линии совпадает с направлением градиента глубины [4].
В точках наименьших Zmin и наибольших Zman глубин может пересекаться неограниченное количество сепаратрис, а в точках седел Zsad под углами, близкими к прямым, пересекаются только четыре сепаратрисы. Вышеприведенные правила образования границ ячейки CMS на подводном рельефе показаны на чертеже (фиг. 1).
Фиг. 1. Правила образования границ ячейки CMS на подводном рельефе.
Условные обозначения:
Фиг. 2. Результаты сравнения навигационной глубины корабля N
и глубин в ячейках CMS. Условные обозначения:
Каждая ячейка CMS представляет собой монотонную гладкую поверхность, в границах которой отсутствуют другие локальные максимумы и минимумы, кроме тех, где пересекаются сепаратрисы. Это позволяет сравнивать все принадлежащие ячейкам CMS глубины с известной навигационной глубиной корабля. В приведенной ниже таблице перечислены все возможные условия сравнения навигационной глубины корабля и глубин, принадлежащих ячейкам CMS.
На фиг. 2 показано отображение рельефа дна ячейками CMS. Используя таблицу, сравним глубины в ячейках CMS с известной навигационной глубиной Z0(N)=6,0 м некоторого судна N. Как видно из фиг. 2, в двух горизонтально заштрихованных ячейках все глубины будут меньше навигационной глубины судна N, в пяти ячейках с вертикальной штриховкой могут быть глубины как менее, так и более вышеуказанной навигационной глубины. Участки рельефа в этих ячейках будут опасны для плавания судна N. Наконец, оставшиеся пять не заштрихованных ячеек образуют замкнутый, ограниченный участок дна с наименьшей глубиной 6,5 м соответственно, все остальные глубины в этих ячейках тем более будут больше навигационной глубины судна N. Образованные сепаратрисами внешние границы этого участка отделяют его от опасных участков морского дна.
Таким образом, сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами позволяет определять границы навигационных опасностей, образованных подводным рельефом, без интерполяции показанных на карте глубин.
До недавнего времени отбор глубин для определения границ ячеек CMS был затруднен вследствие недостаточной подробности материалов съемок рельефа дна и отсутствия необходимых алгоритмов. С появлением гидрографических средств площадного обследования дна и разработки автоматизированного метода нахождения линий сепаратрис на заданном наборе глубин (Жуков Ю.Н. Автоматизированный метод нахождения линий водоразделов и тальвегов // Навигация и гидрография. - 2013. - №35. - С. 58-63 [6]) эта задача значительно упрощается.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
При плавании судна по заданному маршруту при пересечении изобат с малыми глубинами, выполняют непрерывное измерение глубин посредством штатного судового эхолота. Посредством плоттера наносят на морскую навигационную карту измеренные глубины. Посредством судовой ЭВМ выполняют сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами с использованием ячеек CMS. Сравнивают все принадлежащие ячейкам CMS глубины с измеренной, посредством судового эхолота, фактической навигационной глубиной.
Практика судовождения показывает, что практически невозможно управлять судном так, чтобы оно следовало по оси судового хода, т.е. невозможно обеспечить идеальную траекторию движения судна. Траектория движения судна будет подвержена произвольным отклонениям за счет действия случайных возмущающих и управляющих воздействий. При следовании судна по судовым ходам судоводитель оценивает положение судна в маршрутной системе координат, т.е его интересует уклонение по перпендикуляру к оси судового хода и дистанция до точки поворота. Совокупность отклонений движения судна по перпендикуляру к оси судового хода и будет определять безопасность плавания по отношению к пространственным опасностям.
Оценка безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей выполняется путем построения регрессионных моделей опасных изобат, что позволяет получить количественные оценки возможного сближения судна с навигационными опасностями в зависимости от прохождения траектории движения судна в той или иной пространственной области.
Получение численных значений наименьших расстояний до опасных изобат выполняют путем их моделирования методами математической статистики. Измерения кратчайших расстояний от оси судового хода до опасных изобат с обеих сторон судового хода выполняют посредством статистического пакета Statistica. Полученная таким образом модель опасной изобаты описывает крайние точки реальной изобаты, физический смысл которой в том, что при нахождении судна на линии, вероятность касания грунта стремится к 1; при нахождении судна в зоне между моделью и реальной изобатой касание грунта неизбежно; за линией модели в сторону увеличения глубины вероятность безопасного плавания повышается.
На навигационный монитор выводят электронную навигационную карту с границами опасных участков морского дна для данного судового хода.
Источники информации
1. Система морских карт, руководств и пособий (часть 1). - СПб: ГУНиО МО, 1997. - 35 с. РД 31.63.01-83.
2. Руководство по определению оперативной проходной осадки судов на подходных каналах к морским портам, Министерство морского флота СССР. - М.: В/О «Мортехинформреклама», 1983. - 34 с.
3. Смирнова Е.Б., Канаев В.Ф., Богданов К.А., Мишин С.Н. Основы изображения подводного рельефа на морских картах. - Л., ЦКФ ВМФ, 1973, с 82-91, 100-128.
4. Жуков Ю.Н. Математические инструменты описания картографического отображения рельефа Земли // Навигация и гидрография. - 2011. - №32. - С. 60-69.
5. Абрамов А.М. Проблемы сравнения разных картографических отображений одного и того же подводного рельефа // Навигация и гидрография. - 2013. - №36. - С. 54-60.
6. Жуков Ю.Н. Автоматизированный метод нахождения линий водоразделов и тальвегов // Навигация и гидрография. - 2013. - №35. - С. 58-63 с.
Claims (1)
- Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна, включающий построение и нанесение изобат по результатам промеров на навигационные карты, отличающийся тем, что дополнительно выполняют сегментирование картографического отображения рельефа дна на монотонные участки с известными наибольшими и наименьшими глубинами, выполняют измерения кратчайших расстояний от оси судового хода до опасных изобат с обоих бортов судна, выполняют оценку безопасности прохода судна вблизи пространственных опасностей путем построения регрессионных моделей опасных изобат.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016151944A RU2647199C1 (ru) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016151944A RU2647199C1 (ru) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2647199C1 true RU2647199C1 (ru) | 2018-03-14 |
Family
ID=61629483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016151944A RU2647199C1 (ru) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2647199C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281529C1 (ru) * | 2005-04-25 | 2006-08-10 | Александр Николаевич Добротворский | Способ визуализации навигационной обстановки при судовождении |
| US7760587B2 (en) * | 2007-01-04 | 2010-07-20 | Ocean Acoustical Services and Instrumentation Systems (OASIS), Inc. | Methods of and systems for monitoring the acoustic transmission conditions in underwater areas using unmanned, mobile underwater vehicles |
| RU2439614C2 (ru) * | 2009-03-24 | 2012-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Министерства обороны Российской Федерации" (ФГУП "ГНИНГИ Минобороны России") | Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления |
| RU2519269C1 (ru) * | 2012-12-12 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для съемки рельефа дна акватории |
-
2016
- 2016-12-27 RU RU2016151944A patent/RU2647199C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2281529C1 (ru) * | 2005-04-25 | 2006-08-10 | Александр Николаевич Добротворский | Способ визуализации навигационной обстановки при судовождении |
| US7760587B2 (en) * | 2007-01-04 | 2010-07-20 | Ocean Acoustical Services and Instrumentation Systems (OASIS), Inc. | Methods of and systems for monitoring the acoustic transmission conditions in underwater areas using unmanned, mobile underwater vehicles |
| RU2439614C2 (ru) * | 2009-03-24 | 2012-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт Министерства обороны Российской Федерации" (ФГУП "ГНИНГИ Минобороны России") | Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для его осуществления |
| RU2519269C1 (ru) * | 2012-12-12 | 2014-06-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский навигационно-гидрографический институт" (ОАО "ГНИНГИ") | Способ съемки рельефа дна акватории и устройство для съемки рельефа дна акватории |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3388327B1 (en) | Route setting method for underwater vehicle, underwater vehicle optimum control method using same, and underwater vehicle | |
| CN108536140B (zh) | 一种无人船自主导航系统及方法 | |
| Palomeras et al. | Autonomous mapping of underwater 3-D structures: From view planning to execution | |
| CN110554407A (zh) | 一种模拟船用激光雷达三维点云成像方法 | |
| Zhao et al. | A novel index for real-time ship collision risk assessment based on velocity obstacle considering dimension data from AIS | |
| Kulkarni et al. | Three-dimensional time-optimal path planning in the ocean | |
| RU2467914C1 (ru) | Способ контроля мореходности судна и устройство для его осуществления | |
| CN108278994A (zh) | 一种小型无人船水下测绘方法及设备 | |
| Wawrzyniak et al. | Managing depth information uncertainty in inland mobile navigation systems | |
| JP2020008443A (ja) | 航法装置及びルート作成方法 | |
| Liu et al. | Research into the integrated navigation of a deep-sea towed vehicle with USBL/DVL and pressure gauge | |
| RU2647199C1 (ru) | Способ определения на навигационных картах границ опасных участков морского дна | |
| Sato et al. | Path replanning method for an AUV in natural hydrothermal vent fields: Toward 3D imaging of a hydrothermal chimney | |
| CN109752723B (zh) | 一种水下地形图绘制方法及装置 | |
| KR102328272B1 (ko) | 전장 상황 가시화 시스템 및 방법 | |
| CN116305586A (zh) | 一种欠驱动船舶自动靠泊模型建立方法 | |
| Padial et al. | Correlation of imaging sonar acoustic shadows and bathymetry for ROV terrain-relative localization | |
| Noguchi et al. | Wide area seafloor imaging by a low-cost AUV | |
| Balagopalan et al. | Manoeuvring prediction of a container ship in shallow water using numerical planar motion mechanism | |
| Fan et al. | Research on shipborne aided navigation system based on enhanced traffic environment perception | |
| JP6327899B2 (ja) | 被曳航体の曳航管理方法およびシステム | |
| CN107367279A (zh) | 大型船舶高精度导航与靠泊方法 | |
| Ma et al. | A robust fusion terrain-aided navigation method with a single Beam Echo Sounder | |
| Liu et al. | Spatial modeling and analysis based on spatial information of the ship encounters for intelligent navigation safety | |
| Suhari et al. | The anyar river depth mapping from surveying boat (SHUMOO) using ArcGIS and surfer |