Конспект лекции ЭГ 2008

- 31 -

Рис.2.7. Окно графического отображения следов лучей на дне в полосе обзора ЭМЛ

Практическое использование СПО при проведении съемки с многолучевым эхолотом. Всесторонняя оценка точности комплекса: «навигационная система носителя –МЛЭ» позволяет решать важный для гидрографической практики вопрос, заключающийся в определении «гидрографической» ширины полосы обзора МЛЭ для требуемой категории съемки. «Гидрографической» шириной полосой обзора МЛЭ мы будет считать полосу такой ширины, в пределах которой СПО планового и высотного положения точек глубин на цифровой модели поверхности дна находятся в пределах величин, допустимых для данной категории съемки для соответствующих глубин. В пакете программ QINSy эта важная для гидрографической практики

обзора ЭМЛ без блокировки CПО представлен на рис.2.8

После этого остается включить функцию блокировки «TPE Blocking On »

При этом графическое отображения следов лучей на дне в полосе обзора МЛЭ станет «гидрографическим» и предстанет в виде, изображенным на рис.2.9 Очевидно, что полоса обзора сузилась, зато полученные точки с глубинами будут обеспечивать

построение цифровой модели поверхности морского дна с точностью, соответствующей заявленной категории гидрографической съемки по принятому стандарту.

Рис.2.8 Графическое отображения следов лучей на дне в полосе обзора без блокировки CПО

- 32 -

Рис.2.9. Графическое отображения следов лучей на дне в «гидрографической» полосе обзора МЛЭ (с введением блокировки CПО)

Использование данной технологии позволяет в реальном времени корректировать проект съемки с МЛЭ, выдерживать заданное перекрытие «гидрографических» полос обзора и тем самым снижать затраты судового времени на проведение съемки и снижать затраты на ее проведение. Тем самым, обеспечивается окупаемость затрат на приобретение данной гидрографической технологии, не имеющей на сегодняшнее время аналогов в мировой практике.

2.3.2.Электронная гидрографическая информационная система HYPACK MAX

Втекущей версии гидрографической информационной системе HYPACK MAX (2008.) расчет величины TPE для каждой исправленной глубины реализован.

Вместе с тем в ЭГИС HYPACK MAX пользователю предоставлена возможность создания файла Метаданных в соответствии с правилами, регламентированными американским стандартом на методанные «Content Standard for Digital Geospatial Metadata» (CSDGM). Создание файла метаданных автоматизировано, пользователь должен отвечать на запросы, выдаваемые системой.

Таким образом, можно констатировать, что электронная гидрографическая информационная

система QINSy (v.7.2 и выше) соответствует требованиям SP-44/4 в части вычисления и регистрации параметров оценки точности на уровне 95% доверительной вероятности. При этом в полной степени реализована концепция СПО при оценки точности результатов промера с однолучевыми и многолучевыми эхолотами. Однако, автоматизированное создание метафайлов в ЭГИС QINSy не обеспечено. Следовательно, ЭГИС QINSy не в полной мере соответствует требованиям SP-44/4

Электронная гидрографическая информационная система HYPACK (v.4.3.и выше) соответствует требованиям SP-44/4 только в части автоматизированного создания метафайлов. Вычисление и регистрация параметров оценки точности на уровне 95% доверительной вероятности пока что не выполняется, ровно, как и расчеты СПО. Следовательно, ЭГИС HYPACK лишь в малой степени соответствует требованиям SP-44/4, однако, по заявлениям разработчиков в следующих версия пакета этот недостаток будет преодолен.

В электронной гидрографической информационной системе HYDRO Pro (v.2.3) не реализована концепция СПО, не выполняются расчеты оценки точности результатов промера и не создается файл метаданных. В этой связи можно утверждать, что данная ЭГИС не соответствует требованиям SP-44/4.

- 33 -

Список рекомендованной литературы к главе 2

1.IHO Standards for Hydrographic Surveys, International Hydrographic Organisation, Special Publication No 44, 4th Edition, 1998, 23pp.

2.David E Wells, David Monahan. IHO S44 Standards for Hydrographic Surveys and the Variety of Requirements for Bathymetric Data. Lighthouse, Fall/Winter Edition, 2001, Edition No. 60, Journal of the Canadian Hydrographic Association, pp.31-39

3.David Monahan. Variable errors and fixed boundaries: the role of deep echo-sounding in the United Nations Convention on Law of the Sea (UNCLOS). Lighthouse, 2001, No. 59, Journal of the Canadian Hydrographic Association, pp17-23.

4.Stephen MacPhee, Robert Hare. S-44 And Multibeam Echosounding. Lighthouse, 2003, No.64 Journal of the Canadian Hydrographic Association, -P. 11-16

5.Фирсов Ю.Г.. К вопросу о нормативных документах для выполнения гидрографических работ. «Навигация и гидрография» 2007, –В.23, -С. 97-107

6.IHO Hydrographic Dictionary. Part 1, Volume 1.English. International Hydrographic Organisation, Special Publication No 32, 5th Edition, 1994, 280 pp.

7.IHO Standards For Hydrographic Surveys (S-44), Draft 5-th Edition 03 November 2007, -P.28

8.IHO Manual on Hydrography. International Hydrographic Bureau, Monaco, Publication M-13, 1-st Edition, 2005, -P. 511.

9.Guidelines for the use of multibeam echosounders for offshore surveys. IMCA S003.May, 2006.

10.NOS Hydrographic Survey Specifications and Deliverables. NOAA, 2006, - P.119.

11.IHO Transfer Standard For Digital Data , International Hydrographic Organisation, Special Publication No 57, Edition 3.0/3, 1996, 63 pp.

12.Фирсов Ю.Г. Современная гидрография и морские электронные карты. Геодезия и картография 2006, -В.11, -С. 25-32.

13.United Nations, 1999. Scientific and Technical Guidelines of the Commission on the Limits of the Continental Shelf. UNCLOS document CLCS11, 13 May 1999, -Р. 91.

14.IHO Standards Of Competence For Hydrographic Surveyors. International Hydrographic Organisation. Publication M-5. Ninth Edition, updated 2007, -P. 57

- 34 -

Глава 3. Электронных гидрографических информационных систем

3.1. Краткое описание ЭГИС HYPACK

Примером универсальной ЭГИС , предназначенной, в основном, для проведения инженерных изысканий, прибрежных промерных работ и обеспечения мониторинга участков дноуглубительных работ является семейство программных продуктов HYPACK американской компании HYPACK . В совокупности с датчиками информации (эхолоты, приемники спутниковой навигационной системы, гирокомпасы, лаги и т.д.) программное обеспечение HYPACK может образовывать ЭГИС , различного уровня интеграции. Наиболее полная система - HYPACK MAX обеспечивает полный технологический цикл гидрографической съемки, включая проектирование съемки, выполнение съемки в реальном масштабе времени, редактирование зарегистрированной информации и окончательную обработку 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 дноуглубления с выдачей карт и отчетов – HYPACK MAX,

•проведения полного цикла съемки с многолучевым эхолотом – HYSWEEP,

•поддержка 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 картографических подложек (всего девять) включая морские электронных карты (растровые и векторные), цифровые форматы наиболее популярных ГИС (растровые и векторные. Так, кроме векторного обменного формата DXF, допускается прямой импорт файлов формата DGN ГИС Microstation. В самом пакете HYPACK MAX имеются встроенные средства для создания собственных электронных карт в форматах DIG и DGW. Морские навигационные карты представлены векторными форматами S-57, VPF, C-MAP(редакция 2), а также растровыми картами формата BSB, выпускаемые фирмой Maptech для NOAA и ARC – растровые карты Британского Адмиралтейства.

Рис. 3.1.Главное окно ЭГИС HYPACK

- 36 -

от RTK систем, инклинометров, датчиков глубины, а также предоставляет информацию для судовождения на сантиметровом уровне точности.

Пакет программ HYDROpro Construction работает в операционной среде Windows и имеет интуитивно понятный графический интерфейс.

Пакет программ HYDROpro Construction позволяет одновременно вводить информацию от множества внешних устройств, таких как датчики глубины и устройств кабелеукладки, при этом получать данные от DGPS и RTK систем Trimble и электронных тахеометров, что обеспечивает точное пространственное позиционирование в реальном времени. Улучшенные функции целеуказания дают информацию для взаимного позиционирования судов (например, баржи и буксира заводящего технологические якоря), а также дают возможность устанавливать динамичные связи (moving link), что позволяет, например, отслеживать изменение расстояния от точки отдачи якоря.

Дополнительные модули для улучшенного позиционирования и обработки

1)ПО HYDROpro Remote используется для заводки якорей с помощью буксира или для контроля за процессом разгрузки баржи. С использованием этого модуля вы можете с помощью радиоканала установить связь между основным и вспомогательным судном и передавать целеуказания, например координаты расстановки якорей.

2)Дополнительно к модулю HydroPro Construction поставляется модуль TM Office, который включает в себя модули NavEdit и TerraModel. Этот набор программ позволяет задавать фильтры и редактировать данные о глубинах, а также вводить поправки за изменение уровня воды (tide) и строить отчетные карты. Для построения ЦММ и пространственной визуализации данных используется модуль Terramodel Visualizer, который заказывается дополнительно. Проводя морские съемки, занимаясь благоустройством портов, установкой пролетов мостов и причалов, обеспечивая навигационно-геодезический сервис при позиционировании барж или слежении за перемещением судов, вы можете быть уверены в том, что гибкие функциональные возможности пакета программ Trimble HydroPro Construction обеспечат надежность и высокий уровень производительности для ваших морских проектов.

Области применения

Установка пролетов мостов и причалов Углубление каналов Отсыпка отвалов при строительстве волнорезов

Позиционирование барж и буровых платформ Слежение и контроль за буксирами при заводке якорей или разгрузке барж

Прокладка и обследование подводных трубопроводов и кабелей

Основные функциональные возможности HYDROpro Navigation:

Функционирует на основе OS Windows 98, 2000, ME или NT и включает: - Графический редактор формы судна

- Встроенный модуль для калибровки систем координат и распределения невязок - Задание различных редукционных точек для проведения навигации - Древовидное меню отображает в реальном времени все параметры системы

- Все функции пакета программ HydroPro Navigation плюс:

- Возможность настройки и сохранения многочисленных комбинаций экранов

-37 -

-Работа в режиме полного или частичного доступа к настройкам (режим Operator или

Supervisor)

-Навигация на основе сфероидальных координат при движении на длинные расстояния

-Специализированные Стили упрощают настройки и использование

-Отображение в реальном времени профиля глубин и разреза канала

-Высокоточное позиционирование землеройного снаряда

-Отслеживание и передача целеуказаний на многочисленные суда

-Дисплей “бычий глаз” для высокоточного выхода в проектную позицию и ориентировки всей конструкции

-Динамические связи для навигации относительно точки отдачи якоря

-Отчеты по расстановке и подъёму технологических якорей

-Финальный отчет с генерированием статистики в реальном времени, распечатка отклонений от проектной позиции.

-Навигационно-геодезическое обеспечение установки вертикальных конструкций

- Отображение информации о крене судна с помощью дисплея уровня (bubble display)

- Отображение курсора текущего местоположения на экране карты и измерения расстояний и азимутов по карте - Задание проектных позиций для расстановки якорей с помощью курсора мыши в экране карты

Рис.3.4. Вид главного окна пакета HYDROpro в стиле Dredge

-передача файлов от комплекта установленного на буровой платформе или барже на буксировочное судно по радиоканалу.

Рекомендации по программно-аппаратному обеспечению компьютера

Процессор: Pentium 300 МГц

RAM: 128 Мб Жесткий: диск 4 Гб

Монитор: Цветной SVGA с разрешением 1024 x 768

Устройства чтения/записи данных: Устройство CD-ROM, гибкий диск 3,5", Zip drive Операционная система: Windows 2000 или NT

Программное обеспечение защищено от нелегального копирования аппаратным ключом.

-38 -

3.3. Общее описание электронной информационной гидрографической системы QINSy

Электронная гидрографическая информационная системы (ЭГИС) QINSy является на сегодняшний день наиболее универсальной и мощной системой на мировом рынке морских информационных технологий.

Ключевыми преимуществами системы являются:

-возможность поддержки каждого из трех направлений современной гидрографической деятельности;

-отсутствие ограничений на функционирование; возможности системы определяются только аппаратными ограничениями: чем быстрее процессор и больше оперативной памяти, тем больше задач может решать система;

-соответствие стандартам качества ISO 9001 и графического интерфейса пользователя GUI делает систему QINSy Survey устойчивой, высокоэффективной и простой в освоении для пользователей, знакомых с WINDOWS-приложениями.

Система QINSy Mapping, являющаяся отдельным приложением, объединяет все аспекты, связанные с моделированием земной поверхности (terrain modelling), картографированием

(mapping), проектированием (design) и конструированием (engineering).

Особенности функционирования пакета программ QINSy Survey:

-одновременная поддержка многочисленных объектов съемки (multiple objects) каждый из которых может иметь множество информационных датчиков (multiple sensors), таких как: ЭО, МЛЭ, ГБО, системы местоопределения, уровенные посты с радиоканалом передачи данных, датчики курса и определения ориентации и.т.д.;

точная временная привязка всех измерений с использованием GPS PPT и UTC;

-визуализация контроля качества съемки:

-тревожная сигнализация;

-цветовое кодирование поля глубин (цветовая матрица глубин);

-поле глубин в полосе обзора МЛЭ (по первичным и исправленным данным);

- электронные картографические подложки форматов S-57,CM-93/3 и DXF;

-формирование в реальном масштабе времени условий функционирования и распределение потоков информации;

-мощные инструменты автоматического редактирования и интерактивное редактирование Особенности функционирования пакета программ QINSy Mapping:

-точное вычисление объемов (по результатам повторного промера);

-формирование длинных профилей и профилей-секций (поперек канала);

-точное построение карт на принтерах и плоттерах;

-инструментарий для создания 3 D изображений и трехмерное проектирование;

-автоматическое создание отчетов;

-автоматическая сборка листов планшетов;

-экспорт\импорт форматов DXF, DWG,DGN, ESRI;

-Объемная визуализация данных съемки;

-Инструменты для ГИС ESRI ArcView

Пакет программ QINSy поставляется в виде двух стандартных приложений:

-QINSy Survey - для сбора данных в реальном масштабе времени;

-39 -

-QINSy Office - для работы в режиме разделения времени в офисе для просмотра данных съемки. (Состав пакета программ QINSy зависит от того, какие опции ключа (security dongle) открыты для пользователя).

Оба пакета программ практически одинаковы, за исключением того, что в варианте «Office» нет режима реального времени. Оба пакета содержат функции контроля качества функционирования, помогающие в установлении ошибочных обсерваций и обеспечивающие подтверждение достигнутого уровня точности местоопределения.

Модульная структура пакета программ позволяет выбирать различные дополнительные варианты отображения информации, драйверы устройств и дополнительные программные модули, для того, чтобы наилучшим образом приспособить стандартный пакет для решения ваших конкретных задач.

Фирма QPS предлагает приобрести вначале один из стандартных пакетов QINSy Survey или QINSy Office. Дополнительные программные модули могут быть подключены в любое время, как при покупке пакета, так и позже, когда они понадобятся или позволит бюджет организации. «Строительство» пакета путем последовательного присоединения новых модулей более эффективно с экономической точки зрения, чем покупка нескольких пакетов у разных производителей. При этом сокращаются расходы и время на обучение персонала.

Более того, важно понимать, что многозадачная концепция операционной системы WINDOWS NT полностью поддерживается в пакете QINSy . Каждая программа уравнивания данных, отображения информации или драйвер ввода\вывода выполняется отдельной задачей. Ввиду того, что базовые компоненты остаются неизменными, подключение дополнительных драйверов и программ отображения упрощается с экономической точки зрения, и создание новых реализаций пакета программ упрощается , зачастую требуя только подключения нового файлабиблиотеки, который может быть передан по электронной почте. С точки зрения работы оператора в реальном масштабе времени это означает, что может быть открыто неограниченное число окон и запущено большое количество драйверов внешних устройств, а система остается чрезвычайно устойчивой. Если нужно, например, открыть пять окон одновременно, это может быть ограничено только наличием достаточного объема оперативной памяти и мощности центрального процессора на Вашем компьютере. В таблице 3.1. приводятся перечень компонентов пакета QINSy Survey и QINSy Office, которые поставляются в рамках стандартной комплектации.

Что касается QINSy Mapping, то имеется два стандартных пакета, предназначенные для картографирования, проектирования, а также объемной визуализации:

-QINSy Mapping and Route Designe,

-QINSy 3D Visualisation Tool

Таблица 3.1.

- 40 -