Международная гидрографическая организация стандарты мго на гидрографические съёмки 5е издание, февраль 2008 года
 Скачать 399.27 Kb.
|
|
Total vertical uncertainty (TVU): The component of total propagated uncertainty (TPU) calculated in the vertical dimension. TVU is a 1D quantity. 26 Неопределённость: интервал (вокруг полученного результата измерения) который будет содержать истинное значение измеренной величины на заданном уровне доверительной вероятности. Уровень доверительной вероятности интервала и принятое статистическое распределение ошибок также должны быть установлены. В контексте данного стандарта термины «неопределённость» и «доверительный интервал» являются равнозначащими. Uncertainty: The interval (about a given value) that will contain the true value of the measurement at a specific confidence level. The confidence level of the interval and the assumed statistical distribution of errors must also be quoted. In the context of this standard the terms uncertainty and confidence interval are equivalent. Поверхность неопределённости: модель, основанная, как правило, на «гриди- рованных данных» [т.е. данных, сведённых в регулярную сетку], которая описывает неопределённость глубин продукта съёмки на граничащих районах поверхности Земли. Поверхность неопределённости должна содержать достаточное количество метаданных для однозначного описания природы содержащейся в ней неопределённости. Uncertainty Surface: A model, typically grid based, which describes the depth uncertainty of the product of a survey over a contiguous area of the skin of the earth. The uncertainty surface should retain sufficient metadata to describe unambiguously the nature of the uncertainty being described. 27 Приложение А – УКАЗАНИЯ ПО КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА 6 ПРИМЕЧАНИЕ: необходимо отметить, что информация, содержащаяся в приложениях «А» и «В» даёт некоторые указания по контролю качества и обработке данных. Эти приложения НЕ являются составной частью Стандартов S–44 и будут изъяты, когда содержащиеся в них данные будут полностью включены в публикацию МГО M–13. А.1 Введение Для того чтобы убедиться, что требуемые неопределённости достигнуты, необходимо осуществлять мониторинг функционирования [системы съёмки]. Необходимо продемонстрировать соответствие критериям, заданным в этом документе. Перед началом и после окончания сбора данных, а также после значительной модификации системы МЛЭ, необходимо выполнять стандартную процедуру калибровки. Установление процедур контроля качества должно являться главным приоритетом для гидрографической службы (организации). Эти процедуры должны относиться также к датчикам навигации и ориентации, оборудованию для сбора и обработки данных, а также к операторам. Должно быть подтверждено, что всё оборудование функционирует с учётом откалиброванных параметров, и вся система МЛЭ должна быть оценена, чтобы убедиться в том, что соответствующие допустимые неопределённости, приведённые в Таблице 1, не превышаются. Следует осуществлять мониторинг и других параметров, таких как перемещения судна и его скорость, которые могут влиять на качество регистрируемых данных. Процедуры обработки, которые использовались до внедрения систем на основе многолучевых эхолотов (МЛЭ) и LIDAR, не являются эффективными, как с точки зрения использования людских ресурсов, так и времени, которые необходимы для обработки больших массивов данных, собираемых такими системами. Требуются процедуры, предусматривающие возможности редактирования, обработки и создания окончательных наборов данных с приемлемыми затратами людских ресурсов и временными ограничениями в процессе поддержания целостности данных. Поскольку гидрографические службы (организации) по-прежнему несут ответственность за свою продукцию, эти процедуры обработки должны быть хорошо документированы. Исходные данные съёмки (первичные данные от различных датчиков) должны быть надлежащим образом сохранены перед началом их последующей обработки. Окончательно обработанные данные также должны быть сохранены. Долговременное хранение данных в эпоху быстрого изменения электронных средств архивации требует аккуратного планирования, выполнения и мониторинга. Каждая служба отвечает за определение своей технической политики, касающейся длительного сохранения наборов данных выполненных съёмок, как необработанных, так и первично обработанных. А.2 Определение места Для съёмок Особой категории и Категорий «1а/b» рекомендуется выполнять мониторинг целостности данных. В тех случаях, когда для определения или уточнения определения местоположения носителя гидрографической аппаратуры устанавливается оборудование (напр., вводятся поправки глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС)), в расчёты THU должна включаться неопределённость места этого оборудования относительно исходных геодезических данных. 6 Приложения «А» и «В» приводятся в переводе Ю. Г. Фирсова с поправками 7 отдела ЦКП ВМФ. 28 А.3 Целостность данных о глубинах. Контрольные галсы или перекрывающиеся полосы обзора показывают уровень согласованности и приемлемости измерений, но не свидетельствуют об абсолютной точности, поскольку имеются многочисленные источники потенциально общих погрешностей (см. А.4) между данными основных и контрольных галсов. Процедуры контроля качества должны включать статистический анализ расхождений и соображения, касающиеся общей погрешности для установления соответствия съёмки стандартам, приведённым в Таблице 1. Эффекты от выбросов и грубых погрешностей должны быть устранены ещё до выполнения такого анализа. Оставшиеся аномальные расхождения должны быть в дальнейшем проанализированы путём систематического анализа составных источников неопределённостей. Все рассогласование данных должны быть разрешены путём анализа или повторной съёмки в процессе проведения работ. Возможность сравнения поверхностей, построенных по вновь полученным данным и историческим данным, часто может быть полезной при подтверждении качества новой информации или, наоборот, для того, чтобы предупредить организацию, собравшую данные, об обнаруженных систематических неопределённостях, которые требуют немедленного внимания. A.3.1 Однолучевой эхолот (ОЛЭ) Контрольные галсы должны выполняться с заданными интервалами. Эти интервалы обычно не должны превосходить 15 междугалсовых расстояний галсов основного покрытия. A.3.2 Эхолоты для площадной съемки Должна быть выполнено соответствующее оценивание неопределённостей глубин, полученных по каждому углу падения (в пределах каждого луча МЛЭ). Если какая-либо из глубин имеет неприемлемые неопределённости, то соответствующие им данные должны исключаться. Должен быть выполнен ряд контрольных галсов. В местах, где перекрытие смежных полос съёмки значительно, интервал между контрольными галсами может быть увеличен. А.3.3 Эхотралы Необходимым условием является соответствие расстояний между преобразователями эхотрала и глубиной акватории, которая должна быть акустически исследована для получения полного покрытия в пределах полосы съёмки. Должен быть выполнен ряд контрольных галсов. При ухудшении состояния погоды должны контролироваться вертикальные перемещения вылетов, на которых расположены преобразователи эхотрала. Особенно это относиться к тем эхотралам, у которых отсутствует прямое измерение вертикального перемещения преобразователей. Когда вертикальное перемещение преобразователя эхотрала превосходит максимально разрешённую величину в бюджете неопределённостей, съёмка должна быть прервана до улучшения погодных условий. А.3.4 Батиметрическая лазерная система (LIDAR) Опасности для навигации, обнаруженные батиметрической лазерной системой, должны быть проинспектированы с помощью батиметрической системы, способной 29 определить минимальные глубины в соответствии со стандартами, изложенными в данном документе. Должен быть выполнен ряд контрольных галсов. А.4 Источники ошибок Несмотря на то, что последующий текст в основном касается ошибок данных, получаемых с помощью систем площадной съёмки, в принципе он касается данных любой системы, измеряющей глубины. У систем площадной съёмки расстояние между положением глубины на дне и системой определения места может быть очень большим, особенно в глубокой воде. Поэтому неопределённость положения глубины на дне является функцией ошибок курса судна, угла луча и глубины моря. Ошибки углов крена и дифферента также вносят свой вклад в неопредёленность положения каждой отметки глубины на дне в функции глубины. Неопределённости являются также функцией не только самой системы площадной съёмки, но также её положения на судне-носителе и относительных смещений вспомогательных датчиков и их точности. Использование невертикальных лучей вносит дополнительные неопределённости, вызванные неточным знанием углов ориентации судна в моменты излучения и приёма эхосигналов сонара. Неопределённости, связанные с получением положения каждого индивидуального луча, должны включать: а) погрешности системы определения места; b) погрешности в наклонной дальности и угле луча; c) погрешности, связанные с моделью рефракции луча (включая профиль скорости звука), и углом луча; d) погрешности курса судна; e) погрешности углов лучей, вызванные рассогласованием осей преобразователей [и датчика перемещений] f) положение датчиков; g) погрешности датчика перемещений судна, т.е. углов крена и дифферента; h) погрешности смещений датчика определения места [относительно преобразователя МЛЭ]; i) временной синхронизации запаздывания [поступления навигационной информации]; Факторы, вносящие вклад в вертикальную неопределённость, включают: a) погрешность высотного положения нуля глубин; b) вертикальную составляющую погрешности системы определения места; c) погрешности определения высоты уровня, включая интерполяцию уровня к месту измерения глубины; d) инструментальную погрешность; e) погрешность скорости звука; f) модель погрешностей превышения нуля глубин над эллипсоидом; g) погрешности перемещений судна, т.е. крен, дифферент и вертикальное перемещение; h) осадка судна; i) динамическая осадка судна (проседании и посадка); j) наклон дна; и k) временная синхронизация / запаздывание. Организациям, отвечающим за качество съёмки, предлагается самим разрабатывать бюджет неопределённостей для своих систем. 30 A.5 Перенесение неопределённостей TPU представляет собой комбинацию случайных и смещённых неопределённостей. Случайные и короткопериодные неопределённости должны быть опознаны и оценены в горизонтальном и вертикальном направлениях. Перенесённая неопределённость может быть выражена в виде дисперсии (м²), но чаще представляется в виде неопределённости (м), получаемой из дисперсии с учётом предположения, что неопределённость следует известному закону распределения. В последнем случае должны быть указаны: уровень достоверности (т.е. 95%-й уровень доверительной вероятности) и предполагаемое распределение погрешностей. Горизонтальная неопределённость обычно выражается одним числом на уровне 95%, при этом подразумевается изотропическое (ненаправленное) распределение неопределённостей плановых координат. В процессе гидрографической съёмки возникает необходимость моделирования определённых длиннопериодных факторов, относящихся к природным физическим процессам (т.е. приливы, скорость звука, динамику, проседание съёмочного судна). Неадекватные модели могут приводить к неопределённостям, имеющим характер смещений в результатах съёмки. Эти неопределённости должны быть оценены отдельно от неопределённостей случайного типа, вызванных случайными факторами. TPU (суммарная перенесённая неопределенность) представляет собой результирующую из двух основных неопределённостей. Традиционный путь для расчёта результата представляет собой арифметическую сумму, вместе с тем пользователи должны понимать, что такой путь значительно переоценивает суммарную неопределённость. Большинство исполнителей-практиков и соответствующие стандарты ISO рекомендуют квадратическое суммирование (т.е. суммирование соответствующим образом масштабированных дисперсий). 31 Приложение В – УКАЗАНИЯ ПО ОБРАБОТКЕ ДАННЫХ (МЛЭ) ПРИМЕЧАНИЕ: необходимо отметить, что информация, содержащаяся в приложениях «А» и «В» даёт указания по контролю качества и обработке данных. Эти приложения не являются составной частью Стандартов S-44 и будут убраны, когда содержащиеся в них данные будут полностью включены публикацию M-13 МГО. Текст данного приложения взят из Циркулярного письма МГБ № 27/2002, озаглавленного «Руководящие указания по обработке батиметрических данных высокой плотности» (“Guidelines for the processing of high volume bathymetric data”) от 8 августа 2002 г. Разделы 2, 3.1 и 4 данного руководства были введены в текст пятой редакции S-44; остальные разделы с небольшими сокращениями представлены ниже. В.1 Введение Следующие указания по обработке данных концентрируют внимание на принципах и описывают минимальные требования. Приведённые далее шаги обработки следует понимать только как общие указания, то же самое касается и их последовательности, и их нельзя рассматривать как полностью исчерпывающие. Может понадобиться адаптация, как в части конфигурации оборудования, с которой выполнялась съёмка, так и реально используемой системы обработки. Обычно при обработке следует стремиться к использованию всех доступных источников информации для подтверждения наличия отметок глубин, наиболее существенных для безопасности мореплавания. Необходимо придерживаться следующей последовательности выполнения операций: В.1.1 Место Этот шаг должен включать объединение данных определения места от различных датчиков (если необходимо), оценивание данных определения места и устранение резких изменений координат. Сомнительные данные должны помечаться «флажками», но не убираться из массива данных. 32 В.1.2 Поправки глубин Должны быть введены поправки за уровень, измерения ДПС, а также изменения осадки судна (динамическое заглубление антенны и от изменения загрузки). Должна быть обеспечена возможность введения новых поправок так, чтобы не учитывать те поправки, которые использовались при съёмке. В.1.3. Данные пространственного положения. Данные пространственного положения (курс, крен, дифферент и вертикальное перемещение) должны быть оценены и резкие изменения параметров устранены. Сомнительные данные должны помечаться «флажками», но не убираться из массива данных. В.1.4 Поправки за скорость звука На этом этапе должны быть рассчитаны и учтены поправки за рефракцию акустического луча. Если учёт рефракции выполнялся при съёмке в реальном времени, то должна быть обеспечена возможность введения новых поправок так, чтобы не учитывать те поправки, которые использовались при съёмке. В.1.5 Системное временное запаздывание Временное запаздывание в системе съёмки может иметь как постоянный, так и переменный компонент. Система сбора и система обработки должна контролировать величину запаздывания и устранять её. В.1.6 Объединение места и глубин Для этой операции необходимо учитывать как временное запаздывание, так и величины относительных смещений судовых координат датчиков. В.1.7 Анализ возвращённого эхосигнала В случае, когда доступна информация о временной развертке амплитуды эхосигнала, эта информация может использоваться для проверки достоверности глубин. В.1.8 Автоматическая (не интерактивная) очистка данных На этом этапе полученные координаты (положение отметок глубин и глубины) должны автоматически контролироваться программой с использованием подходящего статистического алгоритма, по которому имеется документация и который был протестирован, в результате чего было продемонстрировано его способность выдавать стабильные точные результаты. При выборе алгоритма необходимо учитывать устойчивость оценивания, которая должна быть подтверждена. Многие пакеты применяемые для обработки батиметрии с высокой плотность данных, имеют встроенные инструменты, построенные с учетом возможности статистической обработки, имеющей целью поиск и представление грубых ошибок вычисленных глубин (выбросов). Вообще говоря, массивы с высокой плотностью данных и большим перекрытиями смежных полос обзора предоставляют многообещающие возможности для обнаружения выбросов. Каждое агентство ответственно в части оценивания и подтверждения правильности используемого алгоритма и принятых процедур. Все выбросы и ошибочные или сомнительные данные должны быть отмечены «флажками» для последующей проверки оператором. Используемый тип «флажка» должен свидетельствовать, что он выставлен на этапе автоматической очистки данных. 33 B.1.9 Ручная (интерактивная) очистка данных После осуществления процедур автоматической обработки предъявляется требование о том, чтобы опытный и ответственный гидрограф выполнил проверку результатов автоматической чистки (фильтрации) данных, оценку результатов и разрешение любых оставшихся неоднозначностей. На этом этапе настоятельно рекомендуется применение аппаратных средств для объёмной 3-D (трёхмерной) визуализации. Принятие решения об использовании или устранении кажущихся явно ложными отметок глубин может быть дополнительно обосновано путём объёмного представления данных в трёхмерном пространстве. Такие аппаратные средства должны предоставлять возможность «зуммирования» (изменения масштаба изображения). Интерактивная обрабатывающая система должна также предоставлять различные режимы визуализации, т.е. показ данных в следующих вариантах: отметки глубин, неопределённости глубин, поперечный профиль по одной посылке, профиль по заданному лучу, цифровое изображение интенсивности обратного рассеивания и т.д. Должна обеспечиваться визуализация данных съёмки совместно с другой полезной информацией: береговой линией, затонувшими судами, средствами навигационного оборудования и т.д. В любых режимах должно быть возможно редактирование данных, включающее регистрацию в контрольном журнале (ревизорское заключение). При редактировании отметок глубин часто может быть полезным понимание пространственного контекста рассматриваемых данных. То, что может выглядеть как плохая отметка глубины (выброс) вне контекста, может быть опознано, как реальный донный «артифакт» (подводные сваи, затонувшие суда и.т.д.), если их, например, рассматривать в контексте с картографической подложкой. По возможности такое изображение должно быть привязано к геоцентрической системе координат. Возможность сравнения поверхностей, построенных по вновь полученным данным и историческим данным, часто может быть полезной при подтверждении качества новой информации или, наоборот, для того, чтобы предупредить организацию, собравшую данные, об обнаруженных систематических неопределённостях, которые требуют немедленного внимания. По возможности такие аппаратные средства должны иметь возможность согласования нормализованного цифрового изображения интенсивности обратного рассеивания с данными батиметрии, и при условии, что обеспечивается автоматическое опознавание объектов на дне, должна обеспечиваться возможность отображения данных, помеченных флажками, для того и другого способа представления данных. Правила, которым следовал оператор на данном этапе обработки, должны быть документированы. Флажки, установленные на этапе автоматической фильтрации, на глубинах меньших, чем окружающие, должны требовать явных действий оператора, по крайней мере в отношении съёмок, выполняемых по Особой, Первой-a и Первой-b категориям. Если оператор отменил флажки, которые были выставлены на этапе автоматической фильтрации, то такое решение должно быть документировано. Если флажок установлен самим оператором, то тип использованного флажка должен содержать в себе указание на это. В.2 Использование поверхностей неопределённости Многие батиметрические пакеты, допускающие статистическую обработку, имеют возможность создавать поверхности неопределённости, связанные с батиметрией. При этом используются либо вводимые оценки погрешностей, либо создаётся статистика по глубинам в пределах каждой ячейки грида. Отображение соответствующим образом 34 закодированной поверхности неопределённости является одним из способов, с помощью которого можно установить, что вся обследованная акватория удовлетворяет предъявляемым требованиям. Если какой-либо район акватории не соответствует этим требованиям, то он может быть отмечен для последующего повторения съёмки или применения альтернативной аппаратуры с целью уменьшения неопределённостей до допустимого уровня. Если такая обработка выполняется в реальном масштабе времени, то стратегия сбора данных может адаптироваться по мере выполнения съёмки, чтобы обеспечить качество регистрируемых данных, приемлемое для их предполагаемого использования. Каждая организация отвечает за то, чтобы обосновать такие возможности обработки до начала их использования. В.3 Процедуры проверки достоверности Окончательные данные должны подвергаться независимой самостоятельно разработанной проверке достоверности, использующей документированные процедуры контроля качества. |