PGS_4_prilozhenie

Список приложений к Правилам гидрографической службы № 4 «Съемка рельефа дна судоходных

морских и речных акваторий. Требования к съемке. Организация и методы выполнения съемки, обработки и представления данных съемки» (ПГС № 4)

1.Вычисление погрешностей съёмки рельефа дна

7.Интервалы и оцифровка картографической сетки

2

20.Координатная привязка глубин, измеренных при

25.Аппаратура, измерения, контроль и обработка

3

Приложение 1

к пункту 1.1.5.2.1

Вычисление погрешностей съëмки рельефа дна многолучевым эхолотом

Для оценки погрешностей измерения глубин и их положения при съемке рельефа дна многолучевыми эхолотами целесообразно использовать следующие формулы:

1. Формулы для вычисления координат точки отражения эхосигнала на дне относительно системы отсчета преобразователя эхолота (приборной системы отсчета: ось абсцисс – в диаметральной плоскости по направлению в нос, ось ординат перпендикулярна оси абсцисс – в направлении к левому борту, ось аппликат перпендикулярна плоскости xoy и направлена вверх) по осям y и z

y rsin(180 );

(1)

z rcos(180 ),

где r – наклонное расстояние, измеряемое эхолотом по каждому приемному лучу;

θ – угол наклона приемного луча. Угол отсчитывается влево и вправо от отрицательного направления оси аппликат приборной координатной системы отсчета до направления приема отраженного сигнала.

В формуле (1) знак плюс для θ, отчитываемых на правый борт, минус – на левый борт

2. СКП глубины, вызванная погрешностями измерения наклонного расстояния σr и угла θ σθ

где σr - СКП измерения наклонного расстояния вычисляется по формуле

где rинстр - инструментальная погрешность измерения эхолотом наклонного

расстояния;

спр – принятое для расчетов по формуле (1) значение скорости звука в слое воды от горизонта преобразователя до дна;

σс - СКП учета скорости звука вследствие её пространственной и временной изменчивости.

В формуле (2) СКП определения направления прихода отраженного сигнала σθ вычисляется по формуле

4

определения скорости звука на горизонте поверхности преобразователя эхолота.

Погрешность измерения угла наклона из-за погрешности определения скорости звука в слое воды вычисляется по формуле

где с – среднее значение скорости звука, полученное из вертикального

профиля;

σс – пространственная и временная изменчивость скорости звука в районе съемки.

СКП измерения угла наклона из-за погрешности определения скорости звука на горизонте поверхности преобразователя вычисляется по формуле

где δ – конструктивный угол, образуемый базой преобразователя с осью аппликат системы координат преобразователя;

s - пространственная и временная изменчивость скорости звука на

горизонте преобразователя в районе съемки.

3. Погрешность глубины вследствие конечной угловой ширины приемного луча

где ψ – угловая ширина приемного луча.

5

4. Погрешность глубины из-за погрешности определения угла крена σR

где а, b – постоянная и переменная составляющая инструментальной погрешности датчика вертикальной качки, выбираемые из технического паспорта датчика;

h – высота качки;

σP, σR – погрешность выработки датчиком угловой качки угла дифферента и крена;

Δx, Δy – разность координат датчика качки и антенны эхолота.

7. Погрешность глубины из-за погрешности определения скорости звука вычисляется по формуле

где σс – пространственная и временная изменчивость скорости звука в районе съемки.

8. Суммарная погрешность измерения глубины вычисляется по формуле

9. Погрешность глубины из-за погрешности учета динамической осадки вычисляется по формуле

где σпрос- погрешность определения проседания судна; σуок – погрешность определения увеличения осадки на корму на ходу

судна; σсос- погрешность определения статической осадки судна.

10. Суммарная погрешность приведенной глубины вычисляется по формуле

где σур – погрешность учета высоты уровня.

6

11. Суммарная радиальная погрешность положения глубины вычисляется по формуле

XY2

где σXY – средняя квадратическая погрешность определения судна на галсе; σr – СКП измерения наклонного расстояния;

z – измеренная эхолотом глубина;

y – ордината (отстояние) измеренной глубины в приборной системе отсчета;

σθ – СКП измерения направления прихода отраженного сигнала; σс – СКП определения средней скорости звука в слое воды; спр - расчетное значение скорости звука в слое воды;

сs - расчетное значение скорости звука на поверхности преобразователя эхолота;

сs - СКП принимаемой скорости звука на поверхности преобразователя

эхолота;

σR – СКП измерения угла крена;

σP – СКП измерения угла дифферента; σα – СКП измерения курса;

σx, σy - СКП определения координат преобразователя эхолота в судовой системе координат;

Δx, Δy, Δz – разность координат антенны РНС и преобразователя эхолота в судовой координатной системе отсчета;

Va – скорость судна относительно дна;

σΔt – погрешность определения времени задержки навигационных определений относительно момента измерения глубины.

Для получения величины погрешности с доверительной вероятностью 95% необходимо полученные значения суммарной радиальной СКП умножить на коэффициент 2,45.

Для примера в таблице 1 приведены значения достижимых точностей для реальных датчиков зарубежных фирм и процентный вклад в общую погрешность измерения глубины 100 м, а в таблице 2 - 1000 м.

Таблица 1 Достижимые точности для реальных датчиков и процентный вклад в общую погрешность измерения глубины 100 м

7

Таблица 2 Достижимые точности для реальных датчиков и процентный вклад в общую погрешность измерения глубины 1000 м

8

Принимая, что вклад ошибки каждого датчика в погрешности глубины является независимым и линейным, а также, что значения приведенных ошибок составляют 1 σ, суммарная погрешность глубины составит среднеквадратическое значение суммы величин, приведенных в третьей колонке табл. 1 и 2 , т.е. σz= 0,52% и 0,65% соответственно.

Если для съемки в диапазоне глубин в диапазоне до 1000 м применить набор датчиков бортовой и килевой качек и курса, используемых для съемки в диапазоне до 100 м, суммарная погрешность измерения глубины возрастет до 4%.

9

Приложение 2

к ст. 1.1.5.2.1

Априорная оценка погрешностей съёмки рельефа дна однолучевым эхолотом

Для оценки погрешностей измерения глубин и их положения при автоматизированной съемке рельефа дна однолучевыми эхолотами целесообразно использовать следующие формулы:

1) Средняя квадратическая погрешность (СКП) приведенной глубины, измеренной однолучевым эхолотом, вычисляется по формуле

2

z2 инс2 c z 0,5G2 XY2 г 2редуц зп2 ушпл2 ук2 вк2 дос2 ,

c

(1)

где σинс - инструментальная погрешность эхолота;

σc - СКП учета скорости звука вследствие её пространственной и временной изменчивости.

c - принятая для расчетов глубины скорость звука в воде; z - глубина, измеренная эхолотом;

G - градиент глубины;

XYг - погрешность положения глубины;

σредуц - СКП приведения (редуцирования) измеренной глубины к нулю глубин;

σзп - СКП учета углубления преобразователя эхолота; σушпл - СКП глубины вследствие угловой ширины приемного луча

эхолота; σук - СКП учета угловой качки;

σвк - СКП учета вертикальной качки; σдос - СКП учета динамической осадки судна.

СКП глубины вследствие угловой ширины приемного луча эхолота должна рассчитываться по формуле

где θ - суммарный угол отклонения премного луча от вертикали вследствие угловой качки;

σθ - СКП измерения угла качки.

10

Если углы качки не учитываются, СКП, возникающую вследствие неучета угловой качки σук, за принимается величина суммарного угла качки θ. Суммарный угол отклонения премного луча от вертикали вследствие угловой качки следует рассчитывать по формуле

где R, P - измеренные углы крена и дифферента на момент приема отраженного сигнала.

СКП глубины из-за погрешности учета вертикальной качки вычисляется по формуле

где а, b - постоянный и переменный компоненты инструментальной погрешности датчика вертикальной качки, выбираемые из технического паспорта датчика;

h - высота качки;

σP, σR - погрешность выработки датчиком угловой качки угла дифферента и крена;

Δx, Δy - разность координат датчика качки и преобразователя эхолота в судовой координатной системе отсчета.

Если вертикальная качка не измеряется, в формуле (5) первый член принимается равным высоте качки, а если угловая качка не измеряется, то суммарная погрешность угловой качки принимается равной суммарному углу качки θ.

СКП глубины из-за погрешности учета динамической осадки вычисляется по формуле

где σпрос- погрешность определения проседания судна; σуок - погрешность определения увеличения осадки на корму на ходу

судна; σсос- погрешность определения статической осадки судна.

2) Суммарная радиальная СКП положения глубины вычисляется по формуле

где σXY - СКП определения судна на галсе; z - измеренная эхолотом глубина;

σR - СКП измерения угла крена;

σP - СКП измерения угла дифферента;

σx, σy - СКП определения координат преобразователя эхолота в судовой координатной системе отсчета;

11