Усі книги і методички
.pdf
Сущность стереофотограмметрического способа заключается в том, что по аэроснимкам восстанавливается пространственная оптическая модель подводного рельефа, а затем производятся измерения, позволяющие получить плановые координаты и превышения соответствующих точек.
Для получения пространственной модели морского дна подобно стереофотограмметрическим измерениям на суше необходимо располагать для каждого участка стереопарой фотоснимков. Однако здесь возникают дополнительные искажения в результате преломления лучей в воде.
Пусть произведено синхронное фотографирование дна двумя камерами и получена стереопара горизонтальных фотоснимков (рис. 80). Найдем выражение для глубины zc контурной точки С на дне. Эта точка изображается в точке С1 левого снимка и в точке С2 — правого. В точках S1 и S2 изображены объективы левого и правого фотоаппаратов. Линия S1S2 представляет собой базис фотографирования. Фокусные расстояния обозначены через f, высоты фотографирования — H1 и Н2, углы падения проектирующих лучей на горизонтальную поверхность моря — i1, i2, а углы преломления — β1, β2. Горизонтальную проекцию базиса фотографирования обозначим через В. Продолжив проектирующие лучи под поверхность моря, получим фиктивную точку С', которая соответствует видимой на стереомодели точке дна С. Точки С' и С лежат па ребре, образованном пересечением плоскостей, проведенных через радиусвекторы rЛс, rПс точек C1 и С2 и соответствующие надирные лучи n1N1 и n2N2. Глубину фиктивной точки С' обозначим через z΄c Ось х направим вдоль базисной плоскости, а ось у перпендикулярно ей в плоскости левого и правого снимков стереопары.
Рис. 80 Пользуясь обозначениями рис. 80, напишем следующие равенства, вытекающие
из очевидных геометрических соотношений:
стереофотограмметрический способ позволяет определять глубины от 5 до 20м (в зависимости от прозрачности) с точностью 0,3 - 0,5м.
Глава 15 ОСОБЕННОСТИ СЪЕМКИ РЕЛЬЕФА ДНА НА РЕКАХ
§ 61. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕК
Задачи гидрографического изучения рек в общих чертах остаются такими же, как и в случае изучения морских театров. Наиболее трудоемким элементом этого изучения является съемка рельефа речного дна. Несмотря на общность задач и целей речной и морской съемки, особенности рельефа и гидрологического режима рек накладывают специфические черты на методику гидрографических работ на реках.
Остановимся сначала на морфологических особенностях рек. Реки протекают по сравнительно узким, большей частью извилистым понижениям земной поверхности, получившим название речных долин. Речные долины характеризуются заметным генеральным наклоном ложа и тем, что, встречаясь, они никогда не пересекаются, а сливаются вместе в одну общую долину. К элементам рельефа речной долины относятся: русло, пойма и коренные берега.
Руслом реки называется углубленная часть речной долины, по которой осуществляется речной сток без затопления поймы.
Поймой называется часть дна речной долины, сложенная наносами и периодически заливаемая в половодье и паводки. Ширина поймы у различных рек колеблется от нескольких десятков метров до нескольких километров. С обеих сторон пойма ограничена коренными берегами.
Коренными берегами называется часть речной долины, сложенная не речными наносами, а прочными породами. Коренной берег часто бывает крутым и высоким с обрывами и утесами.
Русло реки вследствие боковой эрозии образует изгибы, которые называют излучинами, или меандрами. У равнинных рек меандры характеризуются неустойчивым положением в пределах дна речной долины.
Всвязи с тем, что течение, происходящее под воздействием силы тяжести, направлено в каждой точке по линии наибольшего уклона земной поверхности, речной поток стремится выработать такой продольный профиль речной долины, при котором кинетическая энергия его будет одинакова на всем протяжении. Этот профиль носит название профиля равновесия. При равномерном увеличении количества, воды в реке вниз по течению этот профиль представляет собой вогнутую кривую. Наибольший уклон он имеет в верхней части реки; вниз по течению с увеличением количества воды уклон уменьшается.
Вдействительности, вследствие неравномерного поступления воды, изменения количества наносов, различной скорости потока и стойкости пород русла профиль равновесия имеет на разных участках реки неодинаковую кривизну и в общем случае изломан. Нередко встречаются пороги, водопады, перекаты и плесы.
Порогом называется уступ в русле реки, вызванный неодинаковой размываемостью горных пород русла. Если уступ отвесный, то в таких местах на реках возникают водопады.
Перекатами называют мелководные участки на равнинных реках. Они образуются преимущественно на перегибах реки или в местах расширения русла, где уменьшение скорости течения способствует интенсивному отложению наносов. Постепенно накапливаясь и двигаясь навстречу друг другу, наносы образуют отмели (побочни). Сливаясь между собой, побочни могут образовать сплошной поперечный вал с понижениями в виде котловин.
Глубокие участки реки между двумя перекатами называются плесами.
Линия, соединяющая наиболее глубокие места вдоль русла реки, называется
судовым ходом (фарватером).
На участке от истока до впадения в море река постепенно расширяется и углубляется, пополняясь водой за счет притоков, осадков, таяния льда и снега, а также подземных источников. При этом скорость течения постепенно снижается. При уменьшении скорости реки образуются наносы. В связи с этим, а также при наличии препятствий русло разветвляется и возникают острова.
Ответвления реки, отходящие далеко от основного русла, называются протоками, а ответвления, отделенные небольшими островами, — рукавами.
Место впадения реки в море или озеро называют устьем.
В гидрографической практике особым термином выделяются устьевые участки рек. На неприливных морях под устьевым участком реки понимают такую ее приморскую часть, на которой режим уроненных колебаний соответствует уроненному режиму моря. На приливных морях — это участок реки, на котором сказывается влияние приливных колебаний. В этом случае верхняя граница участка устанавливается там, где величина прилива не превосходит 0,5м.
Система сложно ветвящихся протоков и рукавов в устье реки называется дельтой. В отличие от дельт открытые, расширяющиеся и глубокие устья рек называют эстуариями. На побережье северных морей СССР эстуарии называют губами.
Лиманы также представляют собой одну из форм речного устья. Они образуются на тех участках побережья, где заметна тенденция опускания земной коры и море вторгается в речные долины.
Часть прибрежной зоны моря, в которой проявляется влияние речного стока и формируется подводная часть дельты, называется устьевым взморьем.
§ 62. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ ПО СЪЕМКЕ
Комплекс гидрографических работ, выполняемых для целей картографирования рек, в общем случае включает:
—создание планового обоснования съемки;
—подготовку топографической основы съемки;
—определение высотного обоснования съемки;
—производство съемки рельефа речного дна;
—определение грунта и скорости течения;
—сбор сведений для описания реки;
—обработку материалов и оформление оригиналов речных карт.
Плановым обоснованием съемки служат пункты триангуляции и полигонометрии, а также вновь создаваемые пункты съемочных сетей. Развитие съемочных сетей производится аналитическим или графическим методом.
Вотличие от съемки на море, на реках в качестве рабочих планшетов используются обычно топографические карты. С этой целью топографические карты подбирают и монтируют в заданной нарезке на листах алюминия, оклеенных ватманской бумагой. Такой заранее подготовленный монтаж, называемый топографической основой, служит планшетом и впоследствии используется для создания составительского оригинала карты. При отсутствии необходимых топографических карт топографическую основу изготовляют по материалам аэрофотосъемки в виде фотопланов или фотосхем.
Определение высотного обоснования, как это было установлено в § 16, включает определение отсчетного уровня — нуля глубин, и приведение к нему измеренных глубин. Вопрос этот имеет особую специфику при производстве съемки на реках и поэтому рассматривается отдельно в § 63.
Съемка рельефа дна и сопутствующие ей работы являются основным видом гидрографических работ, дающих информацию для картографирования рек. В задачи съемки входит: изучение рельефа речного русла; обнаружение и обследование подводных опасностей; отыскание фарватеров, удобных для плавания судов и кораблей; выявление участков реки, пригодных для оборудования гаваней, якорных стоянок и подхода к берегу.
Подробность съемки устанавливается в зависимости от важности реки в навигационном отношении, ее ширины и масштаба создаваемой карты, а также от ожидаемой сложности рельефа, характера глубин и конкретных задач по обеспечению навигационной безопасности.
Для обследования рельефа на реках используют преимущественно детальную съемку. Детальной съемкой обследуется главное русло, все судоходные протоки и рукава, устьевой участок реки, а также пойменные озера, имеющие постоянное сообщение с рекой.
Взависимости от ширины реки, глубины, скорости течения и прозрачности воды изучение рельефа дна производят способами аэрофотосъемки, площадным обследованием с помощью МГК или промером. Наибольшее распространение при изучении рек получил способ промера.
Главное русло и судоходные протоки покрываются сетью основных и контрольных галсов. Основные галсы промера прокладывают перпендикулярно к оси водотока, контрольные — вдоль судового хода, а также параллельно ему справа и слева на расстояниях, равных половине ширины судового хода. В узких протоках допускается проложение основного галса в виде зигзага, а контрольного — по линии наибольших глубин.
Междугалсовые расстояния выбираются с таким расчетом, чтобы в масштабе
планшета они составляли не более 20мм на плесовых участках реки со спокойным рельефом, а на перекатах и в местах, сложных для плавания, не более 10мм. Такие же междугалсовые расстояния назначают при обследовании портов, гаваней, рейдов и каналов. При детальном обследовании выявленных навигационных опасностей междугалсовые расстояния составляют не более 5мм. Промер со льда используют при съемке небольших акваторий в пределах портов, гаваней, затонов.
На обширных устьевых участках рек съемку рельефа дна осуществляют по методике, аналогичной съемке мелководных участков шельфа.
Определение места на галсах производят визуально прямой и обратной угловой засечкой, дальномерными засечками с помощью гидрографических радиодальномеров, а также линейно-угловыми засечками с использованием квантового дальномера (КТД- 1). Кроме того, для определения места могут использоваться засечки с двух мензул.
Определение места производят через равные промежутки времени с таким расчетом, чтобы расстояния между точками определений на планшете не превышали 2см на основных галсах и 4см на контрольных. Кроме того, место определяется в начале и конце каждого галса, при резком изменении глубины и на каждой обнаруженной навигационной опасности.
При промере устьевых участков рек определение места производят через одинаковые интервалы времени с таким расчетом, чтобы расстояния между точками не превышали 2—3 см на планшете на нормальных и косых галсах и 4—5 см на продольных.
Для промера используются гребные и самоходные шлюпки и гидрографические катера, а на обширных акваториях устьевых участков рек — гидрографические суда.
Глубины на реках измеряются специальными речными или обычными гидрографическими эхолотами. На участках реки со сложным рельефом, когда на эхограммах возникает прерывистая запись, а также для выявления наименьшей глубины на перекатах, допускается обследование дна с помощью наметки или ручного лота.
Одновременно с промером производится определение донного грунта и измерение скорости течения. При ширине реки не более 300м скорость течения измеряют только на фарватере. На широких реках скорость определяется в трех точках поперечного сечения реки: на фарватере и в промежутках между фарватером и берегами. Для измерения скорости течений используются поплавки и гидрометрические вертушки.
Обработка материалов съемки производится непосредственно в полевой период и продолжается в базах. Все работы завершаются составлением отчетного планшета (составительского оригинала речных карт).
§ 63. ВЫСОТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ СЪЕМКИ
1. Основные понятия Глубины на реках, так же как и на море, показывают толщину слоя воды по