9.3. Регистрация уровня воды
Регистрация уровня воды в процессе промерных работ производится, как правило, на специально оборудуемых водомерных постах. Нули постов (нулевые отсчеты реек) привязывают по высотным отметкам к реперам Государственных геодезических сетей путем прокладки нивелирных ходов 2 - 3 класса.
Для автоматической регистрации хода уровня воды в процессе промерных работ, водомерные посты оборудуются самописцами уровня типа СУМ "Валдай", что позволяет рассчитывать приведенный к некоторой заданной отметке уровень на любой момент времени в процессе производства промерных работ.
9. 4. Плановое координирование батиметрических съемок
Определение планового положения промерного средства в процессе выполнения измерений глубин называется координированием промеров. Оно может быть выполнено геодезическим, фотогеодезическим и радиогеодезическим методами и с помощью приборов GPS.
Геодезический метод.
Плановое положение промерного средства геодезическим методом определяют засечкой с берега с использованием теодолитов. На берегу предварительно разбивается базис, с концов которого измеряются углы α и ß между направлением базиса и направлением на промерное средство (рис. 9.1 а). При этом линия визирования совмещается с вибратором эхолота. Взятие отсчетов или графическая регистрация направлений на промерное средство выполняется по команде оператора эхолота (сигнальным флагом или по рации), при этом оператор одновременно делает на эхограмме оперативную отметку (нажатием специальной кнопки на центральном приборе эхолота).
Таким образом, при известном положении базиса по двум углам на его концах определяется плановое положение промерных точек с оперативной отметкой глубины. Иногда, в случае речных промеров, теодолиты устанавливаются на противоположных берегах реки.
Рис. 9.1. Геодезическое координирование промерного
средства.
При условии отсутствия сильного сносящего течения (озера или прибрежная зона бесприливных морей в тихую погоду) и при промерах со льда, координирование промерного средства может быть осуществлено одним теодолитом. При этом направление промерного галса разбивают перпендикулярно базису. Промерное средство должно следовать точно по направлению галса (рис. 9.1 б), что весьма проблематично, особенно если промеры выполняются с плавсредств.
Координирование промерных средств теодолитами имеет не высокую точность, так как при этом невозможно добиться полной синхронности взятия отсчетов (фиксации направлений и времени) наблюдателями на берегу и на промерном средстве, а также точного движения промерного средства по заранее намеченному галсу.
Фотогеодезический метод.
При фотогеодезическом координировании промеров на промерном средстве устанавливается специальный малогабаритный фотоаппарат с короткофокусным объективом и размером кадра 5 х 18 см. При производстве промера на галсе периодически делаются фотоснимки береговых ориентиров, координаты которых заранее определяются путем их привязки к плановой основе. В качестве береговых ориентиров могут служить местные предметы (отдельно стоящие деревья, здания и т.п.) или специально устанавливаемые знаки. В момент снимка (экспозиции) на эхограмму наносится оперативная отметка.
Сущность метода фотогеодезического координирования промеров состоит в определении планового положения промерного средства обратной засечкой по береговым ориентирам путем одновременного измерения углов засечки α и ß (рис. 9.2) фотограмметрическим способом. На каждом снимке должно быть зафиксировано не менее 3 береговых ориентиров, что необходимо для последующей обработки фотограмметрическими методами. В результате обработки снимков получают направления от объектива фотоаппарата на береговые ориентиры и получают углы засечки. По известным координатам береговых ориентиров и углам засечки получают плановое положение промерного средства. На каждом промерном галсе делается несколько снимков, исходя из требуемой точности координирования промеров.
Рис. 9.2. Фотогеодезический метод координирования
промерного средства.
Применение фотогеодезического метода координирования промеров имеет ряд преимуществ по сравнению с засечками теодолитами:
- автоматизация измерения углов и нанесения оперативных отметок на эхограммах;
- точная синхронизация измерения углов.
Кроме того, метод фотозасечек позволяет упростить плановую основу промеров, так как при этом нет необходимости в разбивке магистральных теодолитных ходов вдоль берега и поперечников (галсов). Точность фотогеодезического метода в 4 раза выше, чем при геодезическом координировании промеров.
Радиогеодезический метод.
При радиогеодезическом методе координирования промеров наибольшее распространение получили приборы, основанные на фазовом принципе измерения расстояний до определяемого объекта, а именно - радиолаги. Комплект аппаратуры радиолага состоит из трех радиостанций. Две из них, называемые отражающими устанавливаются на берегу, а третья, называемая задающей - на промерном средстве.
Отражающие радиостанции размещают на концах базиса (рис. 9.3), координаты конечных точек которого определяются обычными наземными геодезическими методами путем привязки к плановой основе. Исходное положение промерного средства определяется также обычным методом засечки с концов базиса.
Действие радиолага основано на измерении разности фаз прямой и отраженной волн. При проведении промеров судно (вездеход) движется по намеченному галсу, и все три радиостанции непрерывно работают. Задающая станция излучает незатухающие стабилизированные колебания с частотой Fзад. Отражающие станции принимают их, преобразуют в другие частоты F1 и F2 и после усиления излучают. Преобразование по частотам принятых отражающими радиостанциями колебаний осуществляется в определенных рациональных соотношениях, что связано с удобством регистрации разности фаз и фазовых циклов на специальных фазоиндикаторах и фазовых счетчиках. Обычно устанавливают частоту одной из отражающих станций F1=2/3 х Fзад , а другой - F2=3/2 х Fзад . Колебания F1 и F2 и собственные колебания Fзад подаются попарно F1 + Fзад и F2 + Fзад на соответствующие фазовые счетчики. Счетчики ведут автоматический счет фазовых циклов и их долей. Перевод фазовых циклов в линейную меру (расстояния) осуществляется с помощью множителя, называемого коэффициентом радиолага.
Рис. 9.3. Радиогеодезический метод координирования
промерного средства.
Таким образом, радиолаг позволяет определять приращения расстояний DR1 и DR2 (рис. 9.3) от исходной точки О. Зная расстояния R1 и R2 от концов базиса до точки О, можно на любой момент времени вычислить расстояния R1 + DR1 и R2 + DR2 до промерного средства. В результате расчетов, положение промерного средства определяется в биполярной системе координат.
Точность измерения расстояний радиолагом характеризуется средней квадратической ошибкой от долей метра до нескольких метров, в зависимости от состояния атмосферы. В ночное время дальность действия радиолага несколько снижается.
Достоинствами радиогеодезического метода координирования промеров являются:
- возможность проведения работ в любое время суток;
- высокая степень автоматизации измерений и обработки их результатов;
- высокая производительность работ;
- значительное упрощение создания планового съемочного обоснования, которое заключается лишь в привязке точек размещения отражающих радиостанций.
Применение приборов GPS.
Применение приборов GPS при производстве промерных работ является наиболее простым и удобным и в то же время точным способом координирования промерных средств.
Суть его заключается в том, что современные эхолоты имеют встроенный прибор GPS геодезической точности, по которому автоматически с заданным временным шагом определяются координаты промерного средства. При этом также автоматически делается оперативная отметка на эхограмме или запись координат в файл глубин, который также создается автоматически.