Топография. Топографические карты шельфа предназначаются для изучения, хозяйственной эксплуатации и охраны природных ресурсов шельфа
 Скачать 54.92 Kb.
|
|
Топографические карты шельфа охватывают выравненную часть подводной окраины материков, прилегающую к берегам суши и имеющую с ней общее геологическое строение. Они предназначены для общегеографического изучения акватории, проектирования и проведения геофизических и геологоразведочных работ, эксплуатации полезных ископаемых, строительства и т. п. Основой топографических карт шельфа служит специальная морская съемка, при которой на берегу создается плановая и высотная геодезическая сеть, проводится определение координат точек дна и дешифрирование материалов аэрофотографической и гидролокационной съемки. Карты шельфа отображают рельеф дна, грунты, распространение донных растений и животных, элементы навигации (навигационные средства, фарватеры, опасности и др.), границы рыболовных зон, морских заповедников. Особенно подробно с помощью горизонталей и условных знаков изображаются формы донного рельефа: банки, мели, бары, желоба, оползни, рифы, конусы выноса, вулканы, а также районы распространения микроформ (песчаных волн, бугристых поверхностей и т. п.). Кроме того, на картах шельфа показывают скорости придонных и ветровых течений, мощность льда, приводят результаты гравиметрических и магнитных съемок. На картах внутренних водоемов (крупных озер, водохранилищ), кроме рельефа и грунтов дна, отображают особенности берегов и прибрежной охранной зоны, колебания уровня (полосу временного затопления и подтопления), наносят гидротехнические сооружения, плотины, дамбы, а также сооружения водоочистки, забора и сброса вод, объекты рыбного и промыслового хозяйства. Топографические карты шельфа предназначаются для изучения, хозяйственной эксплуатации и охраны природных ресурсов шельфа. Для карт шельфа установлен следующий масштабный ряд: 1:2000, 1:5000, 1:10000, 1:25000, 1:100000, 1:200000, 1:500000 и 1:1000000. Карты масштабов 1:2000-1:10000 предназначаются для изучения небольших участков акватории, детальных разведок, ведения промыслового хозяйства, для строительства, эксплуатации, а также контроля состояния различных сооружений по добыче полезных ископаемых, освоению береговой зоны, берегозащитных и водоохранных, гидротехнических и многих других. Карты масштабов 1:25000-1:50000 предназначаются для изучения и оценки района акватории при планировании и проектировании сооружений и мероприятий различного назначения. Карты более мелких масштабов служат для изучения крупных районов генерального планирования и проектирования крупнейших сооружений, обеспечения геологической съемки, геодезических и структурно-геологических исследований, решения других народнохозяйственных и научно-исследовательских задач. Топографические карты шельфа могут служить основой для тематических карт. Для навигационных целей они не предназначаются. Топографические карты шельфа создают в единой с топографическими картами суши проекции, системе координат и высот, имеют ту же разграфку и номенклатуру. Такое единство математической основы наиболее удобно для совместного использования топографических карт суши и шельфа, обеспечивает непрерывность картографирования шельфа с прилегающей сушей, при этом отражается общность геологического строения и геоморфологических особенностей прибрежной части суши и рельефа как продолжения материка под водой. Карты м-ба 1:50 000 и крупнее созд-ся в рез-те съемочных работ:систематического промера глубин,гидролокационной съемки,аэрофотосъемки мелководий. Карты шельфа м-ба 1:100 000 и мельче получ.путем составления по картам более крупного м-ба.Дополнительно испол.морские навиг.карты, материалы аэро-и космических съе-мок, тематические карты. Плановой основой карт шельфа служат пункты государственной геодезической сети, сгущения и точки съемочного обоснования, расположенные на берегу и на акватории; высотной основой – реперы государственного нивелирования. Пункты государственной геодезической сети, сетей сгущения и точки съемочного обоснования, высоты которых определены геометрическим нивелированием, а также реперы постоянных уровенных постов, привязанных к государственной нивелирной сети. Планы городов. Одним из важнейших направлений топографо-геодезических работ становится картографирование городов. Планы городов предназначаются для детального изучения городов и их окрестностей, производства точных измерений и расчетов при планировании и проведении мероприятий народно-хозяйственного значения. Их широко используют при разработке генеральных планов, проектов различного назначения, разведке грунтов для строительства, проведения различного вида изысканий. Планы городов должны удовлетворять следующим основным требованиям: - Быть наглядными, подробно и правильно отображать планировку и застройку городов, характер их окрестностей; - Обеспечивать быстрое выявление магистральных улиц, названий основных улиц, важных объектов, надежное ориентирование, хорошее восприятие деталей плана; - Обеспечивать возможность быстрого определения прямоугольных и географических координат; абсолютных и относительных высот; качественных и количественных характеристик объектов; - Быть согласованными по содержанию с топографическими и морскими картами идентичных и смежных масштабов. Создание планов городов отличается большой сложностью из-за специфики самого объекта съемки, насыщенности его постройками, различными сооружениями, наземными и подземными коммуникациями, из-за высоких требований к точности городских планов. Планы городов масштабов 1:25000 и :10000. Они создаются на одном или нескольких листах. В масштабе 1:25000 издают планы крупных городов, изображение которых в масштабе 1:10000 занимает площадь более шести листов максимально допустимого формата. Воен-топ.служба разраб. «Наставления по составлению планов гор».Проекц,точн,сис-ма высот-анал.с т/к. 200 км окрестностей должны обязат. укладываться. Адресная сетка.» группы планов: на внутр.тер-рию, (печат.в 6 красок),на заруб.тер-рию.(в 8 красок).Отлич.в содерж. Магистральные дор.окрашены в ярко-желт.цвет, на выходах дор-направления. На планах выдел.все важные объекты(все выдающ. здания, кот.служат ориентирами, дается их перечень) На полях карты справа полный перечень назв.ул,площадей и т.д. Кажд.план сопровожд.справкой о гор., составл.по заданной прогр. Пункты справки: админ. пол-ие гор., общее геогр.пол-ие, описание окрестностей гор., описание застроенной тер-рии, водоснабжение, соц-культ.объекты. Обя-зат.составл.схемы грунтов. Планы городов масштабов 1:5000-1500. Их создают в соответствии с действующими инструкциями и условными знаками для крупномасштабных съемок. Основные методы их создания – аэрофототопографическая съемка и обновление. Планы составляют на одном или нескольких листах в границах городской черты. В мат.основе нет различий с т/к. Все Эл-ты представлены застройками, их составление-трудоемкая работа.: хар-ер застройки, четкое выделение улиц(особенно магистралей),четкое вы-дел. проездов,окраин гор.,озеленен.уч., все коммуникации, обеспеч. четкую ориентировку. Граница гор.черты-обязат. эл-нт содерж,наносится документально. Гор.м.б.распол.на неск.листах: 2,4,9 и т.д. Прис. перспективные искаж.,т.к.м-б крупный, они большие. Изобр. даже части построек, скверы, газоны и т.д. Постройка нанос-ся по основ.зданий, в мелк.масшт. по крышам. Дешифрирование в крупн.масшт-только интерпретации мало,выполн. инструментальную съемку. Специфика: большая детальность изобр., устран.перспектив. искаж (инст-рум.съемка). Особ. содерж-большая подробность, трудоемкость, согласованность с т/к этой тер-рии. Руковод. док-ты: усл.знаки, инструкции, основн. положения, руководство. Съёмка шельфа и внутренних водоемов Топографо-геодезические работы на водных акваториях по съемке шельфа и внутренних водоемов выполняются с целью построения топографических планов и карт дна водных бассейнов. Топографические карты и планы шельфа и внутренних водоемов являются разновидностью топографических карт и планов в их обычном понимании и создаются в целях изучения, эксплуатации и охраны природных ресурсов акваторий. Они подробно отображают основные черты ландшафтов и результаты хозяйственного освоения береговой зоны, дна и покрывающих вод, позволяя определять плановое и высотное положение объектов. Для краткости под термином «карта», употребленным без дополнительных оговорок, имеются в виду топографические карты и планы поверхности дна шельфа, озер, водохранилищ и других водоемов. Такие карты являются продолжением топографических карт суши и подготавливаются по единым требованиям к точности, содержанию и оформлению, установленным действующими нормативно-техническими актами по созданию карт суши и согласованным с ними требованиям к созданию карт шельфа и внутренних водоемов. Шельф (англ, shelf), континентальный шельф, материковая отмель - это выровненная часть подводной окраины материка, примыкающая к суше и характеризующаяся общим с ней геологическим строением. Границы шельфа - это берег моря или океана и так называемая бровка (резкий перегиб поверхности морского дна - переход к материковому склону). Глубина над бровкой близка к 100-200 м (но в некоторых случаях достигает 500-1500 м, например, южная часть Охотского моря, бровка Новозеландского шельфа). Рельеф шельфа равнинный с малыми уклонами, имеются неровности в виде островных плато, впадин желобов. Общая площадь шельфа составляет 8% от площади Мирового океана, из которых одна четвертая часть приходится на долю Российской Федерации. В отличие от речных промерных работ при съемке шельфа приходится измерять глубины на обширной площади исследуемой акватории, подобно тому, как в процессе топографической наземной съемки определяют отметки и плановое положение большого числа реечных точек. Но если топограф может свободно выбирать характерные точки местности для последующего нанесения их на карту, то подводный рельеф отделен от наблюдателя непрозрачным слоем воды. Поэтому измерение глубин на море ведут по заранее запланированной сети точек, количество которых зависит от ожидаемой сложности рельефа; впоследствии эту сеть сгущают в местах характерных форм поверхности дна. Геодезическим обоснованием съемки шельфа служат государственные геодезические сети, создаваемые вдоль побережья методами триангуляции, иолигоно- метрии и трилатерации. Сегодня геодезическая опорная сеть для съёмки шельфа и водоёмов строится спутниковыми методами. Пункты сети обозначаются на местности сигналами, пирамидами, турами из камней. В прибрежной зоне координирование точек, в которых производится измерение глубин, выполняют теодолитом с пунктов береговой геодезической сети способами прямой и обратной засечек. При значительном удалении судна от берега его положение определяют с помощью радиогеодезических систем (РГС) - импульсных и фазовых радиодальномеров, но с внедрением спутниковых технологий работы по определению местоположе- sm ния промерных точек целесообразно выполнять при помощи спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС и GPS. Результаты съемки непрерывно наносятся на рабочие планшеты, но данным которых в дальнейшем составляются карты шельфа. Согласно действующим инструкциям гидрографической службы средняя квадратическая погрешность определения местоположения судна не должна превышать 1,5 мм в масштабе съемки, а максимальное расстояние между промерными точками на рабочем планшете - составлять 3-4 см. Промеры глубин производятся от поверхности морской воды, испытывающей постоянные колебания. Поэтому для приведения глубин к единому нуль-пункту одновременно с промерными работами выполняются наблюдения за уровнем воды с помощью приборов, называемых самописцами уровня моря (СУМ). К другим работам, сопутствующим съемке шельфа, относятся также взятие проб грунта дна и морской воды, измерение скоростей морских течений, геофизические наблюдения. Для топографических карт шельфа в Российской Федерации принята проекция Гаусса-Крюгера со стандартной номенклатурой. Основной масштаб карт - 1:25000; зоны интенсивного освоения и разработки полезных ископаемых снимаются в масштабах 1:5000 и 1:2000; труднодоступные районы арктических морей - в масштабе 1:50000 с последующим составлением карт более мелкого масштаба. Рельеф дна на картах шельфа изображается горизонталями; высота сечения рельефа, как и на суше, обусловлена масштабом съемки и характером рельефа. Средства съёмки рельефа. Съёмка дна водных бассейнов выполняется эхолотами различных моделей и конструкций. Характеристики эхолота демонстрируются на примере гидрографического эхолота ЕМ710. Многолучевой гидрографический эхолот ЕМ710 предназначен для съемки рельефа дна с высоким разрешением. Эго высокоточная система картографирования морского дна с большой разрешающей способностью, соответствующая всем действующим стандартам. Конфигурация эхолота может быть построена в соответствии с задачами пользователя и допускает выбрать систему как по ширине луча, так и по режиму излучения.  Рис. 5.34 Принцип работы эхолота Минимальная дальность (глубина) обнаружения цели - 3 м от вибраторов. Максимальная дальность (глубина) обнаружения цели составляет приблизительно 2000 м, отчасти это зависит от размеров антенны. Полоса обзора (расстояние между крайними лучами) соответствует величине, равной 5,5h (где h - глубина), и может составлять более чем 2000 м. Основу составляет приёмопередатчик 1 (рис. 5.34), который посылает звуковые импульсы в требуемом направлении, а также принимает отражённые импульсы 2, если посылаемый импульс, встретив на своём пути поверхность дна или какой-либо объект 3, отразится от него. Измеряя промежуток времени между посылкой импульса и приёмом отражённого сигнала, можно определить расстояние до обнаруженного объекта. Система ЕМ710 работает в диапазоне частот от 70 до 100 кГц. Излучаемый веерный импульс разделен по частотам на три сектора, что позволяет увеличить диапазон измерения глубин, а также подавлять помехи, возникающие в результате многократного отражения сигнала от морского дна или других целей. В пределах каждого импульса три частотных сектора излучаются последовательно, а каждый сектор характеризуется индивидуальными частотами или формой волны. В системе применена фокусировка луча в обоих направлениях как при излучении, гак и при приеме, что позволяет получить максимальное разрешение элементов исследуемого участка рельефа дна. Результаты предыдущей посылки являются основанием применения алгоритма фокусировки для следующей посылки, причем фокусировка применяется индивидуально для каждого сектора частот. Для всех принимаемых лучей постоянно используется алгоритм динамической фокусировки. С помощью электроники все излучаемые импульсы стабилизируются по бортовой, килевой и вертикальной качке судна. Принимаемые лучи стабилизируются по бортовой качке. Координирование промерных точек. Координирование промерных точек поверхности дна акватории спутниковыми приёмниками ГЛОНАСС и GPS выполняется в режиме «Кинематика с постобработкой», позволяющем получать координаты и высоты точек за короткие промежутки времени. Для этого базовый приемник устанавливается на пункте берегового геодезического обоснования, а мобильный - на борту судна, выполняющего съёмку дна водного бассейна. Одним из принципиальных условий совместной работы спутниковой аппаратуры и гидрографического эхолота является их синхронизация во времени. Иначе говоря, «картинка» поверхности дна должна быть привязана к положению судна. Точки, отвечающие положению антенны приёмника спутниковой аппаратуры на судне, координаты которой определяются из спутниковых наблюдений, проецируются на соответствующую картинку поверхности дна шельфа или водного бассейна. Эго позволяет определять координаты всех интересных для топографии точек поверхности дна водоёма. Режим «кинематика» в спутниковых измерениях служит для определения координат передвижной станции в ходе ее перемещения. При работе в этом режиме необходимо, чтобы приемники на базовой и передвижной станции были в непрерывном контакте с созвездием одних и тех же спутников в течение всего времени измерений. До начала движения гидрографического судна выполняют инициализацию - разрешение неоднозначности фазовых измерений. Если имеется цифровой радиоканал, и данные с базового приемника в процессе измерений можно передавать на подвижную станцию, координаты получают в режиме «кинематики в реальном времени», т.е. непосредственно на определяемой точке. Точная GNSS съемка предполагает использование определенных алгоритмов обработки фазовых измерений. Сантиметровая точность, получаемая при точной съемке, следует из успешной обработки этих измерений. Фазовые измерения извлекаются из сигналов, принятых и обработанных геодезическим оборудованием sm от видимых GNSS + SBAS созвездий. Существуют два различных алгоритма выполнения обработки, каждый из которых определяет конкретный метод съемки: • RTK съемка (кинематическая съемка в реальном времени); • съемка с постобработкой. 11ри RTK используются две системы: одна (база) устанавливается на выбранном пункте, в то время как другая (ровер) используется для съемки. База может быть: • либо пользовательской собственной базой с радиомодемом или GSM- модемом либо, любым другим внешним устройством для передачи поправок; • либо принадлежащей третьему лицу, управляющему базой (соединение происходит с помощью прямого IP адреса) или сетью базовых станций (соединение происходит с помощью NTRIP протокола), и предоставляющему данные для ровера через GSM/GPRS-модем. Успешная съемка требует инициализации системы и сохранения инициализации в течение всей съемки. Могут использоваться несколько одновременно работающих роверов (читай несколько судов), причем каждый получает данные ДЖ-поправок от той же самой базы. Основой измерений в режиме RTK служит принцип совместной обработки фазовых измерений, полученных, как правило, с двух разнесенных в пространстве навигационных приёмников — базового и подвижного (ровера). Каждый приёмник RTK-комплекта оборудован радио- или (75М-модемом, посредством которого осуществляется передача корректирующих данных, а также соответствующими антеннами. Скорость передачи данных должна быть не менее 2400 бит/с. Базовый приёмник устанавливается на геодезическом пункте с известными координатами и передаёт по радио или Сб'М-связи поправки в координаты на подвижный приёмник - ровер. Ровер обрабатывает информацию, чтобы решить задачу получения векторов в системе координат ПЗ-90 или WGS-84 путём разрешения неоднозначности фаз в реальном времени. Общая точность определения положения высокоточным съёмочным оборудованием складывается из постоянной величины X и переменной Y. Величина X, измеряемая в сантиметрах, показывает общую неопределённость измерений и зависит от качества приёмника и результатов работы алгоритмов вычисления положения при номинальных условиях приёма (открытое небо, имеется 5-7 спутников, хороший GDOP). Величина Y, измеряемая в миллионных долях (0,0001 %), показывает изменение точности в зависимости от длины базиса в километрах. К недостаткам использования радиомодемов следует отнести ограничение но дальности в 10-15 км и наличие прямой видимости между радиоантеннами базового и подвижного приемников. Кроме того, возможно наличие радиопомех в промышленных районах, а также в районах расположения воинских частей, аэродромов и т.п.; необходимым условием использования радиочастот является получение разрешения Главного радиочастотного центра. Другим способом передачи поправок является использование GSM-связи (сотовой телефонной связи) и применение для этих целей (75М-модемов спутниковых приемников. В этом случае никаких разрешений не требуется, достаточно приобрести SIM-карты но числу приёмников. Услуга передачи данных реализуется операторами сотовой связи. Одним из этапов съёмки является процедура «локализации», которая реализуется в программном обеспечении, установленном в контроллере. После ввода координат исходных пунктов в обеих системах координат вычисляются параметры перехода от системы к системе, и становится возможным выполнять спутниковые определения уже в местной системе координат. На экране контроллера в .КЖ-режиме отображаются и фиксируются плоские координаты в местной системе координат. В процессе съемки оператору необходимо понимать, в какой момент фиксировать координаты точки. Для этих целей на экран контроллера выводится информация о значении IIRMS (horizontal root mean square - горизонтального среднего квадратического, т.е. ошибки определения координат в плане) снимаемой точки. Формулы расчёта данной величины являются секретной информацией производителя и не предоставляются но запросам. Вторым доступным геодезисту показателем точности текущего измерения является его статус, который изменяется но мере разрешения неодназначности при обработке фазовой несущей. Настраиваемый перед проведением работ параметр разрешения неоднозначности, определяющий, насколько должна быть разрешена неоднозначность измерений, прежде чем будет достигнут статус «фиксированное положение», может быть равным 95%, 99% или 99.9%. Это уровень доверия к измерениям. Рекомендованное значение в 99% означает, что при достижении указанного статуса текущее измерение будет укладываться в отображаемую точность HRMS в 99 случаях из ста, а в одном — превышать его. Непосредственно перед началом съемки выполняются настройки базового приемника: задаются координаты известного пункта в местной системе координат, на котором он установлен, вводится пин-код. Также настраивается ровер: выбирается RTK- режим, прописывается телефонный номер базового приемника, вводится пин-код. Все настройки выполняются на контроллере, который подключается к нужному устройству через соединение Bluetooth или посредством проводной связи. После установления связи базовый приёмник начинает передачу корректирующих данных. Необходимо проводить контроль правильности определения координат точек в местной системе координат. Во-первых, проверяется правильность определения координат базовой станции (проверка правильности параметров перехода от ПЗ- 90 или WGS-84 к местной системе координат). Для этого ровер подносят к базовому. Значения координат базовой станции будут показаны на экране контроллера, подключенного к роверу. Во-вторых, следует на некоторых исходных пунктах сравнить координаты, полученные в ДЖ-режиме, с истинными координатами. Если координаты отличаются на допустимую величину, то можно начинать съемку. Вначале выполняется инициализация — привязка мобильной станции к базовой, для чего измерения на первой точке проводят несколько дольше (20-30 с). Завершают съемку участка наблюдениями на первой точке либо на пункте с известными координатами. После завершения съемки производят обработку результатов так же, как и в случае статических измерений. |