Гидрографическая деятельность

ПРАВИЛА ГИДРОГРАФИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ №4

Основные требования, предъявляемые к каждому из указанных типов съемки, приведены в таблице 4.

Таблица 4 Основные требования, предъявляемые к типам съемки

Выводы по главе 1

Район имеет важное тактическое значение, что обусловлено его соседством с ведущими странами Азиатско-Тихоокеанского региона и близким расположением военно-морских баз Российской Федерации; здесь возможны действия любых классов надводных кораблей и подводных лодок, благоприятные условия для использования минного, торпедного, бомбового оружия и применения гидроакустических средств.

Экономическое значение района определяется проходящими через него международными морскими путями, наличием портов Владивосток и Находка, богатейшими минеральными и биологическими ресурсами.

Наиболее благоприятным временем для производства гидрографических работ является промежуток времени с мая по сентябрь, базирование экспедиционного отряда целесообразно в поселке Ольга.

Разные направления гидрографической деятельности имеют разные подходы к выполнению съемок рельефа дна, выраженные в различных нормативных документах. Так, международные Стандарты для гидрографических съемок SP-44 установили жесткие требования в отношении точности съемок в соответствии с важностью районов для безопасности мореплавания.

Стандарт Международной ассоциации исполнителей морских работ во многом основывается на четвертой редакции стандарта S-44 и направлен на создание карт, необходимых для морских инженерных приложений, в первую очередь для проектирования, строительства и эксплуатации морских сооружений, обеспечивающих добычу и углеводородного сырья на морском дне.

Инструкция по гидрографической съемке корпуса морских инженеров США ориентирована на выполнение гидрографических работ на внутренних водных путях, в портах и мелководных прибрежных акваториях, а также съемки рельефа для целей обеспечения дноуглубительных работ и в значительной степени повторяет Стандарты МГО.

Правила Гидрографической службы №4, регламентирующие производство съемки рельефа дна в России, сегодня не в полной мере соответствуют уровню развития гидрографической техники и современным технологиям производства работ, не учитывают требования Стандартов МГО и нуждаются в существенной переработке.

2. Анализ современных гидрографических пакетов программ

За последнее десятилетие произошли качественные изменения технологий в гидрографической деятельности. Основную информацию, необходимую для создания морских навигационных карт и пособий, предоставляет изучение рельефа морского дна, исследуемое посредством промера. Однако, широкое внедрение персональных и в том числе портативных компьютеров, спутниковых средств местоопределения и цифровых эхолотов, полностью изменило методику проведения работ в современной гидрографии.

Как известно, в современной гидрографии в зависимости от специализации различаются следующие основные направления гидрографической деятельности:

· Съемки для создания морских навигационных карт в интересах безопасности мореплавания;

· Съемки для обеспечения портов и прибрежных инженерных работ;

· Съемки для исследований и эксплуатации природных ресурсов.

Каждое из указанных направлений поддерживается соответствующими технологиями, основой которых является специализированное гидрографическое программное обеспечение.

В настоящее время разработан и начинает широко использоваться новый класс программных продуктов - электронные гидрографические информационные системы (ЭГИС). Такие программные продукты, как правило, включают пакеты программ проектирования съемки рельефа, используя различные электронные карты, пакет для выполнения съемки в реальном масштабе времени, пакет камеральной обработки данных одно или многолучевого эхолота, а также пакеты для представления результатов съемки (построение промерного планшета и создание цифровых моделей рельефа). Такие ЭГИС можно подразделить на "специализированные", обеспечивающие работу с определенными типами датчиков, и "универсальные", поддерживающие весь цикл исследований при условии применения значительного ассортимента имеющихся на рынке датчиков.

К универсальным следует отнести ЭГИС: QINSY (QPS, Нидерланды), HYDRO PRO (TRIMBLE, Великобритания), МУСКАТ (Россия), HYPACK MAX (HYPACK Inc., США).

Все эти программы являются многофункциональными пакетами с возможностью выбора необходимых модулей. Позволяют производить планирование сьемки, её проведение, обработку полученных данных, построение и печать карт. Все программы поддерживают растровые и векторные подложки, проектирование галсов, промеры по этим галсам. В каждой программе происходит точная синхронизация поступающей информации: глубина - координаты - датчики. Соответственно поддерживается огромное количество датчиков: крен-дифферент, гирокомпасы, скорость звука и т.д. Программы имеют модули построения профилей, расчета объемов, трехмерной визуализации.

2.1 Электронная гидрографическая информационная система Hypack Max

Программа Hypack Max, производства компании HYPACK Inc. (США), создавалась изначально для небольших катеров и ориентирована для работы в прибрежной зоне, на реках, каналах и других внутренних водоёмах.

В совокупности с датчиками информации (эхолоты, приемники спутниковой навигационной системы, гирокомпасы, лаги и т.д.) программное обеспечение HYPACK образует ЭГИС, различного уровня интеграции. Наиболее полная система - HYPACK MAX обеспечивает полный технологический комплекс гидрографической съемки, включая проектирование съемки, выполнение съемки в реальном масштабе времени, редактирование зарегистрированной информации и представления результатов.

В целом программное обеспечение семейства HYPACK может использоваться для решения следующего круга задач:

обслуживания всех этапов съемки, начиная с плана съемки и заканчивая батиметрическими картами и оценками объемов с выдачей карт и отчетов - HYPACK MAX;

проведения съемок многолучевым эхолотом - HYSWEEP;

обслуживания дноуглубительных работ в реальном времени - DREDGEPACK;

Большим преимуществом программного обеспечения HYPACK MAX, выгодно отличающим его от других систем аналогичного назначения, является поддержка большого количества форматов (всего девять) электронных карт, как морских, так и наземных, включая форматы наиболее популярных ГИС.

Способность программного обеспечения HYPACK MAX не только отображать в качестве картографических подложек морские электронные карты в формате S-57, C-MAP, VPF, BSB, но и своими средствами создавать морские электронные карты в форматах: S-57, DIG, DGW делает его уникальным средством, позволяющим эффективно проектировать и выполнять гидрографические работы в стесненных акваториях портов, в прибрежной зоне морей, а также на внутренних водоемах .

Рис. 1 Общий вид экрана пакета программ HYPACK МАХ

Программа Hypack Max представляет собой монолитный пакет. Рабочий проект пакета программы содержит следующие данные:

· Геодезические параметры (система координат, коэффициенты трансформации, модель геоида). В программе Hypack Max эти данные копируются из текущего рабочего проекта в новый.

· Оборудование судна (конфигурация судна, место расположения рабочего оборудования). Данные также копируются из текущего проекта в новый.

· Схема галсов. При создании нового проекта в пакетах программе Hypack Max схемы галсов создаются вручную по заданным координатам или же копируются из уже существующего проекта. Отличием Hypack Max от Hydro Pro в использовании этой программной функции является то, что в пакете Hypack Max есть возможность создавать галсы графическим способом.

· Файлы картографической основы. Программа Hypack Max поддерживает только определенные форматы электронных карт.

· Файлы, содержащие данные с результатами проделанной работы. Эти файлы содержат необработанную информацию.

В пакете Hypack Max есть возможность использовать следующие виды электронных карт:

BSB (BSB Chart Files (*.KAP), C-MAP (C-Map Chart Files (*.A, *.B,…*.G), DGN (DGN Microstation (*.DGN), DIG (DIG Hypack (*DIG), DXF (DXF Drawing Exchange Format (*.DXF), S-57 (S-57 Version 3 (*.000), TIF (TIF Ortophoto (*.TIF), VPF (VPF Vector Product Format).

Программа позволяет создать или выбрать референц-эллипсоид, используемый в данной стране, ввести имеющиеся или вычислить коэффициенты трансформации для перевода координат из одной координатной системы в другую на выбранном эллипсоиде, причём в программе возможен переход как из WGS-84 в систему X-Y, так и обратно из X-Y в WGS-84. А в пакете Hydro Pro вычисление координат возможно только из системы WGS-84 в систему X-Y. Также эта программа дает возможность выбрать картографическую проекцию из имеющихся в памяти программы или создать вручную необходимую для проведения работ проекцию. В памяти программы Hypack Max "зашито" 27 эллипсоидов, в том числе и референц-эллипсоид Красовского, также есть возможность создать свой эллипсоид и внести его параметры. Неудобством установки геодезических параметров в Hypack Max является то, что в меню "Проекции", содержащие 17 проекций не включена система координат СК-42 и пользователю приходится вручную вводить параметры системы и параметры трансформации.

Создание рабочих галсов в программе Hypack Max осуществляется с помощью редакторов позволяющих ввести прямоугольные координаты X-Y или географические B-L, либо скопировать координаты галсов из предыдущих проектов в рабочий.

Каждый галс съёмки может состоять из одного или нескольких сегментов, сегмент может быть как прямолинейным, так и изогнутым. Возможности программы Hypack Max в отличие от Hydro Pro позволяют создавать галсы и с помощью курсора непосредственно на электронной карте.Для упрощения задачи создания равноотстоящих друг от друга галсов в данном пакете программ существует функция "Создание смещений галса".

Создание замкнутых районов в программе Hydro Pro производится только введением координат точек границ района, а в пакете Hypack Max построение замкнутых районов осуществляется как введением координат, так и с помощью курсора.

В меню создания галсов в пакете программы Hypack Max есть возможность проектировать трёхмерное изображение канала.

Чтобы начать работу с программой Hypack Max необходимо выполнить настройку всего оборудования, которое будет использоваться при съёмке и указать его в соответствующих меню. Меню программы позволяет сделать установку вида оборудования (GPS- приёмники, эхолоты, Fix Box), какая информация требуется пользователю. Также необходимо установить Com- порты на персональном компьютере, через которые будут поступать данные с оборудования на компьютер. Для проверки поступающей информации в программах существуют тест-окна.

Создание судна в программе Hypack Max осуществляется двумя способами:

· Копирование формы судна из предыдущего проекта в текущий.

· Создание формы судна вручную по выбранным единицам измерения.

Причем центром системы координат в программе Hypack Max является антенна эхолота.

В процессе подготовки к съёмке программа Hypack Max в отличие от Hydro Pro позволяет реализовать следующие функции:

· Создание и редактирование точек-целей.

· Создание планшетных листов.

· Создание файла матрицы глубин.

Функция съемки осуществляется в программе Hypack Max в подпрограмме "Съёмка" (Survey), причём все данные из меню подготовки автоматически переносятся в подпрограмму "Съёмка".

Для проведения съёмки необходимо ввести навигационные параметры. В Hypack Max меню введения навигационных параметров выполнено более удобно и позволяет установить параметры, которые в Hydro Pro не устанавливаются. Окно "Навигационные параметры " в Max включает в себя:

· Автоматическое начало регистрации. Программа автоматически начинает регистрацию, когда дистанция от центра системы судна до начальной точки галса меньше, чем введённое расстояние.

Если ввести значение " 0.0", то начало регистрации осуществляется вручную.

При введении положительной величины параметра, то программа автоматически стартует, когда текущее расстояние от судна до стартовой точки станет менее введённого значения.

При отрицательном значении параметра старт галса произойдёт при пересечении линии, перпендикулярной галсу в стартовой путевой точке.

· Установка предела отклонения судна от галса. При отклонении судна от галса на расстояние больше заданного программа начинает сигнализировать об этом.

· Номер следующего маркера события. Есть возможность установить номер следующего маркера события. Подпрограмма " Съёмка" запоминает последний маркер события, когда работа была остановлена или перезапущена и начинает нумерацию маркера события с последнего, используемого маркера.

· Интервал между маркерами события. Представление дистанции или времени по выбору пользователя между маркерами события.

· Определение величины увеличения номера события. Определяется величина увеличения номера события при генерировании каждого очередного маркера события.

· Указание номера или имени текущего галса съёмки.

· Приращение номера галса. В этом окне показывается, какой номер галса будет принят в обработку после прохождения судном текущего галса.

· Время записи в одном файле. Определяется длительность записи данных в одном файле (в минутах). Используется на длинных галсах, когда желательно периодически сохранять регистрируемые данные в файле, чтобы избежать их потерю в непредвиденной ситуации.

· Установка времени записи в файлы матрицы. Определяется количество минут, по истечению которых программа делает промежуточную запись в файлы матрицы глубин. Используются для предотвращения непредвиденной ситуации, в результате которой данные могут быть утрачены.

· Скорость распространения звука используемая в системе Roxann. Используется только когда, когда идёт работа в Roxann.

· Установка минимальной глубины. Программа сигнализирует о том, что глубины меньше или равны введённым.

· Отличительным свойством пакета программы Hypack Max от Hydro Pro является возможность установить в окне " Навигационные параметры" способ регистрации в случае, когда галс состоит из не нескольких сегментов.

В программе Hypack Max для наглядности происходящей обстановки и контроля за работой оборудования во время съёмки используются окна реального времени. В обеих программах на экран можно вывести:

· Карта района работ

· Индикатор бокового отклонения.

· Дисплей текстовых данных. В этом окне отображается текстовая информация о съёмке. В Hypack Max окно состоит из двух колонок: первая колонка содержит данные, которые устанавливаются пользователем , вторая числовые значения этих данных. Текстовое окно можно редактировать по усмотрению пользователя.

· Окно данных эхолота.

В программе Hypack Max есть возможность дублировать изображение активных окон на мониторе установленном в рулевой рубке.

В случае возникновения нештатных ситуаций программы сигнализируют о том, какой вид информации вышел за пределы допустимого и требует корректировки.

В программе Hypack Max сигнализация о нештатной ситуации в подпрограмме "Съёмка" выдаётся на экран красным цветом с указанием вида параметра, вышедшего за пределы допустимой нормы.

Программа Hypack Max позволяет более обширно, чем в Hydro Pro, оперировать точками-целями. Точки-цели могут быть замаркированы, нажатием одной клавиши и точка-цель будет сохранена в соответствующей директории. Точку-цель можно также легко удалить или отредактировать.

Программа Hypack Max позволяет вводить значения и вносить поправки за уровень моря. Эта операция осуществляется в главном окне программы.

В программе Hypack Max имеется несколько методов получения поправок за уровень моря:

· Передача по каналу телеметрии в реальном времени.

· Ручной ввод в процессе съёмки

· Считывание предсказанных величин прилива в процессе съёмки.

· Использование ранее выполненных наблюдений за уровнем при обработке.

Использование технологии "Кинематика реального времени" для расчёта мгновенных значений уровня.

Программа Hypack Max позволяет производить съёмку многолучевым эхолотом и обрабатывать информацию, полученную в результате съёмки. Для этого используется подпрограмма Hysweep Survey.

Обработка результатов съёмки и получение окончательных данных является заключительным этапом в проведении производственных работ. Способы обработки в программах Hypack Max и Hydro Pro существенно отличаются друг от друга.

Перед тем как начать работу в редакторе однолучевого эхолота пакета Hypack Max необходимо проверить и убедится в правильности установки следующих параметров: геодезические параметры, поправки за уровень моря, параметры изменения скорости звука в воде на разных горизонтах. Также необходимо отредактировать корректор считываемых параметров, который позволяет управлять процессом считывания данных из входного файла в редактор однолучевого эхолота, основные элементы которого включают в себя:

· Преобразование глубин. Позволяет производить преобразование единиц измерения глубин (футы в метры или метры в футы). Выбор функции "Инвертирование" ведёт к присвоению измеренной глубине отрицательного значения. Это позволяет работать в режиме отметок глубин.

· Грубый фильтр глубин. Позволяет пользователю задать диапазон глубин от максимальной до минимальной. Все глубины вне заданного диапазона не будут прочитаны редактором. Можно задать фильтр для глубин при использовании двухчастотного эхолота. Также возможен особый случай, когда надо исключить все глубины, кроме тех которые, измерены в момент событий.

· Фильтр уклонения от галса. Исключает глубину в точке, которая имеет уклонение от галса более, чем допустимое значение. Выбрав определённые опции можно отфильтровать все введённые точки глубин или же отфильтровать все точки с глубинами, кроме тех, что связаны с событиями.

· Выбор корректируемой навигационной системы. Это меню позволяет выбрать, какая навигационная система будет использоваться при обработке.

· Тип устройства. В этом окне выбирается данные какого устройства (эхолот, магнитометр) поступят в обработку.

· Грубая сортировка. Позволяет сохранить только одно значение глубины на каждый блок данных. Меню также позволяет задать принцип выделения блоков данных( по времени, количеству глубин, пройденной дистанции) , есть возможность определить какую глубину следует записать ( первую, минимальную, максимальную или среднюю).

Выполнив все необходимые установки можно переходить в " Редактор однолучевого эхолота" для выполнения непосредственной работы с " сырыми " данными.

Окно редактора однолучевого эхолота состоит из трёх секций:

1. Верхний график. Показывает отклонение судна от галса во время съёмки .

2. Средний график. Показывает профиль глубин.

3. Третья секция. В этом окне показаны численные значения "сырых" данных, которые требуют корректировки. Окно предоставляет возможность детально и внимательно просмотреть каждый загруженный файл.

Редактор включает в себя опции управления курсором, опции управления блоком и клавиши редактирования.

Для введения информации в " Редактор " необходимо открыть каталог файлов, содержащий список файлов " сырых " данных и выбирая из списка необходимые файлы по одному вносить их в окно " Редактора". После проведения необходимых корректировок файл сохраняется в каталог. После того как каждый файл будет откорректирован и записан дальнейшим шагом является сортировка значений глубин, которые будут отображены на отчётной карте. Сортировка глубин представляет собой операцию по обозначению только тех глубин , которые пользователь хочет отобразить на карте.

По результатам обработки строится карта глубин, которая и является результатом всей проделанной работы, карту можно сохранять на информационном носителе, а также распечатывать на бумагу.

Пакет HYPACK предназначен для проведения инженерных изысканий, выполнения съемки рельефа дна в прибрежных районах, на реках, каналах и других внутренних водоёмах, обеспечения мониторинга участков дноуглубительных работ в основном с небольших плавсредств, и получил широкую известность в гидрографических кругах благодаря своей функциональности, удобству в эксплуатации и ежегодным обучающим семинарам, проводимым фирмой-разработчиком во многих странах мира.

Начиная с версии 4.3 HYPACK частично русифицирован ГМА им. Макарова.

2.2 Пакет программ HydroPro

Пакет HYDRO PRO, разработанный компанией Trimble Navigation (Великобритания), это многофункциональный программный пакет для навигационно-геодезического обеспечения всего спектра гидрографических и морских строительных работ на шельфе, дноуглубительных работ и других подобных задач, где требуется высокоточное позиционирование, активно используется компаниями, занимающимися исследованием природных ресурсов.

Пакет HYDRO PRO состоит из трёх отдельных программ:

· HydroNav, в которой проводится вся основная работа;

· NavEdit - программа, служащая для ввода поправок за глубину и ввода поправок за уровень моря;

· Программа Processing - программа обработки.

Пакет программ HYDRO PRO обеспечивает все фазы проведения морских строительных работ. Может использоваться с GPS системами, электронными тахеометрами и многочисленными внешними датчиками. Обеспечивает полный контроль качества накопленных данных и системных настроек, гибкость настройки для нестандартных задач.

Пакет HYDRO PRO больше подходит для гидрографического обеспечения геофизических работ, выведения в точку буровых платформ, буксировки объектов. И хотя в HYDRO PRO выполняется регистрация эхолота, но эта функция носит больше вспомогательный, чем специальный характер.

Рис 2.

Создание нового рабочего проекта перед выполнением производственных работ является первым шагом в подготовке пакета программ. Созданный проект, включает в себя всю необходимую информацию для проведения гидрографических, сейсмических и других видов работ.

Рабочий проект пакет программы Hydro Pro содержит следующие данные:

· Геодезические параметры (система координат, коэффициенты трансформации, модель геоида). В программе Hydro Pro эти данные копируются из текущего рабочего проекта в новый.

· Оборудование судна (конфигурация судна, место расположения рабочего оборудования). Данные также копируются из текущего проекта в новый.

· Схема галсов. При создании нового проекта в пакете программы Hydro Pro схемы галсов создаются вручную по заданным координатам или же копируются из уже существующего проекта.

· Файлы картографической основы. Программа Hydro Pro поддерживает только определенные форматы электронных карт.

· Файлы, содержащие данные с результатами проделанной работы. Эти файлы содержат необработанную информацию.

В Hydro Pro есть возможность использовать только три формата электронных морских навигационных карт: DXF, TIF и формат растровых файлов BMP. Использование BMP-файлов вызывает некоторое неудобство у пользователя, так как они содержат в себе очень много информации, что затрудняет работу с этим форматом. Также электронные карты этого формата программа Hydro Pro не может сориентировать в рабочем окне "Карта". Растровое изображение должно быть сориентировано на север с помощью специализированной геоинформационной системы при этом обязательно должно быть задано значение верхнего левого угла карты.

В связи с тем, что при проведении производственных работ используются приёмники DGPS, выдающие информацию о местоположении в системе географических координат WGS-84, которая принята лишь в некоторых странах, возникает необходимость перед началом выполнения работ произвести необходимые установки геодезических параметров в меню пакета программы Hydro Pro. Эта программы позволяет создать или выбрать референц-эллипсоид, используемый в данной стране, ввести имеющиеся или вычислить коэффициенты трансформации для перевода координат из одной координатной системы в другую на выбранном эллипсоиде, причём в пакете Hydro Pro вычисление координат возможно только из системы WGS-84 в систему X-Y. Также эта программа дает возможность выбрать картографическую проекцию из имеющихся в памяти программы или создать вручную необходимую для проведения работ проекцию. В пакете Hydro Pro операция установки геодезических параметров значительно удобнее, чем в Hypack Max. Необходимо только выбрать из списка страну (например Россия) и номер зоны в которой производятся работы, программа автоматически устанавливает референц-эллипсоид, систему координат и коэффициенты трансформации за переход из одной системы в другую для заданной зоны, причём коэффициенты трансформации можно также откорректировать вручную.

Создание рабочих галсов в программе Hydro Pro осуществляется с помощью редакторов позволяющих ввести прямоугольные координаты X-Y или географические B-L, либо скопировать координаты галсов из предыдущих проектов в рабочий.

Каждый галс съёмки может состоять из одного или нескольких сегментов, сегмент может быть как прямолинейным, так и изогнутым. По умолчанию все сегменты прямые, но есть возможность создавать изогнутые галсы, задав радиус кривизны.

Для упрощения задачи создания равноотстоящих друг от друга галсов в данной программе существует функция "Создание смещений галса ", которая позволяет, не вводить координаты каждого создаваемого смещённого галса. В меню создания смещённого галса пакета Hydro Pro можно выбрать следующие методы:

· Создание параллельно смещённых галсов относительно исходного. Смещение возможно как в одну, так и в обе стороны с заданным значением расстояния между галсами от базового галса.

Рис 3. Создание параллельно смещенных галсов

· Лучевое смещение галсов относительно начальной точки исходного галса. В этом методе задаётся угол между лучами и их количество.

· Смещение галсов относительно центра исходного галса.

· Ступенчатое смещение галсов. Этот метод позволяет смещать создаваемые параллельные галсы от базового, используя значения DX- смещение по широте и DY- смещение по долготе.

· Создание смещенных галсов под прямым углом к исходному галсу. Для этого необходимо задать расстояние от центра исходного галса в одну и другую сторону, и расстояние между смещёнными галсами.

В программе Hydro Pro есть возможность создавать параллельно смещённые галсы внутри замкнутого района, для этого необходимо сначала создать район после выбрать границу, от которой будет осуществляться построение параллельных галсов.

Создание замкнутых районов в программе Hydro Pro производится только введением координат точек границ района.

В меню создания галсов пакета программ Hydro Pro есть возможность проектировать трёхмерное изображение канала.

Чтобы начать работу с программой Hydro Pro необходимо выполнить настройку всего оборудования, которое будет использоваться при съёмке и указать его в соответствующих меню. Меню программы позволяет сделать установку вида оборудования (GPS- приёмники, эхолоты, Fix Box), какая информация требуется пользователю. Также необходимо установить Com- порты на персональном компьютере, через которые будут поступать данные с оборудования на компьютер. Для проверки поступающей информации в программах существуют тест-окна, в которых отображаются данные в формате NMEA-0183, поступающие с GPS-приёмника, эхолота.

Создание судна в программе Hydro Pro осуществляется двумя способами:

· Копирование формы судна из предыдущего проекта в текущий.

· Создание формы судна вручную по выбранным единицам измерения.

Центр системы в Hydro Pro всегда должен находиться в центре масс судна.

В программе Hydro Pro есть возможность создавать "судно" вручную как по координатам X, Y, Z (судовая система), заносимых в таблицу, так и графически с помощью курсора.

Обозначение местоположения оборудования на судне очень важно для выполнения качественной работы. Неправильное указание или не указание вообще расположения антенны приёмника, эхолота в меню редактирования программы Hydro Pro приведёт к искажению результатов съёмки. Отклонение от центра системы координат вправо и вперёд берётся со знаком плюс, а отклонение влево и назад со знаком минус.

Рис 4. Создание судна в программе Hydro Pro

В пакете Hydro Pro вся работа с функцией съемки производится в главном окне.

Для проведения съёмки необходимо ввести навигационные параметры.

В программе Hydro Pro перед началом съёмки необходимо создать файл, в который будет записываться информация после начала регистрации.

В программе Hydro Pro для наглядности происходящей обстановки и контроля за работой оборудования во время съёмки используются окна реального времени. На экран можно вывести:

· Карта района работ. В этом окне отображается загруженная растровая или векторная электронная карта, на которой изображены координатная сетка, графические объекты, суда. Пакет Hypack Max позволяет выбрать подходящую освещённость монитора "День- Ночь".

· Индикатор бокового отклонения. Индикатор, показывающий величину отклонения судна от галса.

· Дисплей текстовых данных. В этом окне отображается текстовая информация о съёмке. Как и в Hypack Max окно состоит из двух колонок: первая колонка содержит данные, которые устанавливаются пользователем , вторая числовые значения этих данных. Текстовое окно можно редактировать по усмотрению пользователя, в пакете Hydro Pro освещённость этого окна можно изменять.

· Окно данных эхолота. Отображает в графическом и в текстовом виде значение глубины поступающей с эхолота. В Hydro Pro в окне отображается значения глубины при низкой и высокой частоте. Эти окна можно редактировать и делать соответствующие установки.

Рис 5. Окно съемки Hydro Pro

В программе Hydro Pro есть возможность дублировать изображение активных окон на мониторе установленном в рулевой рубке.

В случае возникновения нештатных ситуаций программы сигнализируют о том, какой вид информации вышел за пределы допустимого и требует корректировки.

В программе Hydro Pro все имевшие место тревоги и события записываются в электронный вахтенный журнал в текстовом виде. В журнале указывается время, дата и текст сообщения о неисправностях.

Создание точек-целей в программе Hydro Pro возможно только при помощи введения координат данного объекта либо копированием файла из другого проекта. Объект выводится на экран под оригинальным именем и со значком, если для объекта был выбран значок из соответствующего меню.

Точки-цели обычно используются в программах для маркировки средств навигационного оборудования (буи, бакены и так далее), а также для обозначения на карте мест связанных с производством каких-либо работ ( взятие проб грунта, воды, для обозначения урезов воды, если работа производится на реке). Программа Hydro Pro позволяют вводить значения и вносить поправки за уровень моря. В пакете Hydro Pro необходимо запускать программу " NavEdit", которая позволяет создавать, редактировать, а также импортировать и экспортировать файлы, из других проектов. В подпрограмме "NavEdit" редактор поправок базируется на двух главных окнах: таблица числовых значений и графическое изображение изменения уровня. Таблица числовых значений включает в себя данные о дате, времени, и значение уровня, которые можно редактировать по усмотрению пользователя. Графическое изображение изменения уровня представляет собой график, построенный по числовым значениям, взятых из таблицы числовых значений.

Рис 6. Рабочий стол редактора уровня

Обработка результатов съёмки и получение окончательных данных является заключительным этапом в проведении производственных работ.

За годы существования пакета Hydro Pro программа обработки не претерпела никаких изменений. Как и в DOS-версии она основывается на инженерно-строительной программе AutoCAD, которая сама по себе является сложной программой. Это вызывает у пользователя, которому предстоит обрабатывать данные, полученные в результате проделанной работы определённые трудности, если он не знаком или слабо знаком с AutoCAD, тем более что описание процесса обработки очень громоздко и расплывчато. Отсутствие удобной обработки в Hydro Pro представляет собой большой минус по сравнению с пакетами Hypack Max и QINSy, так как важна не только способность программы качественно и наглядно для пользователя производить работу, но и относительная удобность, и простота в обработке полученных материалов, не требующая от пользователя специальных навыков обработки.

С 2006 года Hydro Pro поставляется в русскоязычном варианте.

2.3 Пакет программ QINSY

Пакет QINSY (Quality Integrated Navigation System), разработанный компанией QPS BV (Нидерланды) является многофункциональными пакетом с возможностью выбора необходимых модулей. Позволяет производить планирование съемки, её проведение, обработку полученных данных, построение и печать карт. Программа поддерживает растровые и векторные подложки, проектирование галсов, промеры по этим галсам. В программе происходит точная синхронизация поступающей информации: глубина - координаты - датчики. Соответственно поддерживается огромное количество датчиков: крен-дифферент, гирокомпасы, скорость звука и т.д.

Поддерживаются GPS различных производителей с возможностью работы NMEA, RTCM, RTK и записью сырых данных с постобработкой. Поддерживаются различные эхолоты от простых однолучевых с выдачей NMEA сообщений, до гидролокаторов и многолучевых эхолотов с записью сырых данных и коррекцией по глубине, солёности и скорости звука.

При необходимости докупаются модули построения профилей, расчета объемов, трехмерной визуализации и прочих расчетов.

У программы есть специализированные версии для работы при дноуглублении, прокладки траншей, установки буровых платформ и т.д.

QINSY является интегрированной системой, которая:

· может объединять до 999 различных наблюдений со связанных измерительных устройств в одном так называемом "вычислении" (computation);

· позволяет выполнять столько вычислений и открывать столько информационных экранов, сколько нужно;

· обеспечивает строгий контроль качества в вычислениях, используя передовые статистические методы;

· соответствует идеологии Microsoft User Interface;

· имеет вычислительные ресурсы, ограниченные лишь техническими характеристиками компьютера;

· поддерживает все платы расширения СОМ-портов, работающие в средах WinNT/2000/XP.

Система QINSY написана на языке программирования C++ для работы в операционных средах Windows NT (WinNT), Windows 2000, Windows XP на IBM-совместимых компьютерах.

Рис 7. Консоль QINSy

QINSy Survey - модульно построенная программа, что означает не одну программу, а пакет взаимосвязанных приложений. Система QINSy соединяет следующие инструменты, которые охватывают весь спектр гидрографической деятельности, от подготовки промера и проекта до производства отчетных материалов:

· QINSy Console программа - "оболочка", которая охватывает и запускает все программы QINSy .

· Project Manager используется для автоматической организации папок проекта и всех подпапок.

· Setup используется для определения конфигурационных параметров, включающих геодезию, параметры судна и параметры устройств в базе данных клише

· Line Database Manager используется для создания или импорта галсов

· Sounding Grid Utility используется для определения параметров прокладки полосы покрытия в режиме реального времени для показа продвижения промера, а так же для индикации важных контрольных параметров качества измеряемых глубин.

· I/O Tester Utility используется для проверки соединений и просмотра поступающих данных.

· DXF to QXF Utility используется для перевода DXF в быстрый бинарный формат для показа в реальном времени.

· Online используется для сбора данных, включая сохранение сырых данных в файлы QINSy *.db, сохранение окончательных данных в формате, выбранном пользователем, и для показа контроля качества данных.

· Raw Data Manager используется для запуска дополнительных программ, таких как Analyze (для фильтрации и редактирования сырых данных), Replay (для преобразования сырых данных и/или фильтрации *.db файлов для создания новых результатов), и Export (сырые данные в различных форматах).

· Processing Manager используется для последующей обработки глубин, полученных в результате работы программ Online и/или Replay .

· Validator запускается внутри Processing Manager и используется для редактирования и утверждения глубин, готовых для экспорта.

· Tide Processing используется для ввода приливов в глубины, если это не было сделано при промере в режиме реального времени.

· QINSy Mapping используется для создания изобат, вычисления объемов, DTMs и карт, используя окончательные глубины, импортируемые из Processing Manager.

Так же как и в других рассмотренных программах создание нового рабочего проекта перед выполнением производственных работ является первым шагом в подготовке пакета программ. Созданный проект, включает в себя всю необходимую информацию для проведения гидрографических, сейсмических и других видов работ.

Основой проекта является релятивная база данных (БД) ,которая содержит информацию о конфигурации и установках, таких как параметры судна, геодезические параметры, параметры ввода/вывода и пр. Эта БД называется Клише (Шаблон) и выбирается в менеджере клише (Template Manager). Сырые данные записываются в копию клише и, таким образом в одной базе данных (файле) хранятся и сырые данные, и информация о конфигурации и установках. В большинстве случаев, каждая БД содержит информацию об одном галсе.

Преимуществом такой единой базы, содержащей всю информацию, относящуюся к одной установке, является то, что установочные параметры могут меняться в файле, не влияя на общие установочные параметры, заданные изначально.

Перед тем как создать новое клише БД, необходимо создать проект внутри QINSy. QINSy Survey позволяет пользователю регистрировать и хранить данные каждого проекта отдельно. При создании нового проекта (директории) в QINSy, в нем создаются поддиректории. Каждая поддиректория содержит специализированные данные. QINSy будет автоматически искать данные в поддиректориях выбранного проекта.

Можно запускать уже созданный проект, а так же задавать установки, которые могут быть общими для различных проектов. Аналогично, при создании клише БД, пользователь может либо создавать его "с нуля", либо, воспользовавшись уже созданным клише, изменить его.

Рис. 8 Окно установки базы данных

По возможности использования электронных морских карт QINSy, как и Hydro Pro, уступает HYPACK MAX, так как поддерживает только три формата: S-57, DXF и TIF.

При выборе геодезических параметров мастер выбора геодезических параметров дает пользователю возможность установить параметры сфероида, тип проекции и ее параметры. В программе можно переводить координаты со сфероида на сфероид. QINSy использует 7-элементный перевод, который требует знания трех сдвигов, трех углов разворота и фактора искажения масштаба. Параметры проекции определяют перевод исходных координат на сфероиде в прямоугольные. Программа дает возможность выбрать картографическую проекцию из имеющихся в памяти программы или создать вручную необходимую для проведения работ проекцию. В память занесены 11 проекций и большинство известных референц-эллипсоидов (более 60).

Для задания характеристик судна в QINSy служит Мастер Объекта (Object Wizard). В QINSy Survey объектом называется носитель оборудования или измерительной системы. Объектом может быть промерное судно, автономный подводный аппарат (ROV), буксируемый гидролокатор бокового обзора, буровой станок или баржа. QINSy Survey позволяет одновременно оперировать с несколькими объектами.

Точка отсчета для объекта (судна) задается произвольно. Эта точка будет иметь нулевые координаты в судовой системе отсчета. Рекомендуется расположить по возможности точку отсчета как можно ближе к центру тяжести судна. Очертание судна можно определить самому или импортировать из предыдущего проекта. Применение очертания судна на навигационном дисплее в реальном времени позволяют оператору судить об ориентации судна относительно линии курса. Очертание объекта задаются рядом точек на плоскости. Возможно заполнение контура выбранным цветом и применение разных типов линий.

Рис 9. Задание очертаний

Определив геодезические параметры и параметры объекта, необходимо определить параметры систем, с которыми предстоит работать. Системы включают в себя такое измерительное оборудование, как GPS, эхолот, компенсатор качки и гирокомпас. База данных галсов предоставляет пользователю возможность создавать, хранить и редактировать галсы. База данных использует тот же формат, что и QINSy Mapping (Terramodel), поэтому, используя файлы формата *.pro, базы могут обмениваться данными.

База данных включает в себя три типа объектов.

· Точка. (Например, путевая точка, цель, якорная стоянка, буй.)

· Одиночная линия. (Например, одиночный галс.) Одиночная линия (`Single Lines')- это линия с определенными координатами начала и конца. Соединяющая эти две точки линия может быть как прямой, так и изогнутой.

· Маршрут. (Например, трубопровод, граница акватории и т.п.) Маршрут (`Route')- линия, состоящая из отдельных отрезков. Каждый отрезок имеет длину, направление и радиус.

Рис 10. База данных линий (галсов)

Для создания нового объекта в базе данных галсов существует два пути. Первый - вводя его координаты, используя меню "Edit" из поля меню. Это применимо, когда Вам нужны строгие координаты начала и конца линии. Второй путь - графический, через черчение объекта на экране.

Для создания системы галсов не требуется задавать каждый галс отдельно. Достаточно задать один (базовый) и указать, будет ли система галсов ему параллельна или перпендикулярна. Возможно также задавать галсы под различными углами.

Для учета информации о колебаниях уровня моря в базе сырых данных во время промера в QINSy существует три метода. Первый- получение данных от радиорейки. Второй метод подразумевает использование одного или двух уровенных постов (мареографов). Третий способ ввода данных о приливе (например, во время преобразования)- создание файла прилива.

Рис 11. Создание системы поперечных галсов

QINSy Survey для наглядности происходящей обстановки и контроля за работой оборудования во время съёмки обладает функциями создания некоторого количества предварительно определенных экранов (дисплеев). Выбирать можно из нескольких типов дисплеев. Пользователь может создать и расположить свой дисплей сам.

Рис 12. Менеджер дисплеев

Можно создавать следующие дисплеи:

· Дисплей системы позиционирования. Дисплей системы позиционирования будет показывать данные, поступающие от приемника GPS (сырые данные).

· Дисплей отстояний (Scatter plot display). Дисплей отстояний используется для иллюстрации разности положений между фиксированной и перемещаемой узловыми точками. Дисплей служит для контроля позиции по точке с известными координатами (веха, буй).