PGS_4_prilozhenie

§10 Построение гиперболических сеток в проекции Меркатора по координатам точек гипербол

1. Составляют схему в мелком масштабе, на которую по координатам наносят места наземных станций и углы рамки планшета (см. рисунок 8). Проекция схемы выбирается в зависимости от расположения наземных станций относительно планшета. Если разность широт наземных станций и планшета невелика, то схема может быть построена в проекции Меркатора; при большой разности широт, когда изостадии существенно отличаются от окружностей, схему строят в равноугольной конической проекции.

На схему по изостадиям приближенно наносят сетку гипербол и определяют, для каких гипербол необходимо построить сетку и какие расстояния должны быть приняты для вычислений гипербол.

102

Рисунок 8 - Схема для определения параметров построениия гиперболических сеток в проекции Меркатора по координатам точек гипербол

Перевычисляют заданные географические координаты углов рамки планшета и наземных станций (опорных пунктов) с эллипсоида на шар и вычисляют размеры рамки планшета и отрезки на сторонах рамки, определяющие положение наземных станций (опорных пунктов) для шара. Вычисления ведут по формулам (30) и (31) § 8 данного Приложения.

Вычисляют длину базы и азимут базы ААВ по формулам:

	cos AB = sinuA sinuB + cosuA cosuBcos∆ω
	ctgA = tguB cosuA cosec∆ω - sinuA ctg∆ω	(42)
	S'AB = ″AB ∆1″
где σАВ	- длина базы АВ в угловой мере (σ″АВ - в секундах дуги);
SAB - длина базы АВ, м; uA и uB широта наземных станций (опорных
пунктов) А и В на шаре;
∆ω	- разность долгот наземных станций (опорных пунктов) А и В на
шаре;
∆1″	- переводной множитель; выбирается из таблицы 1	ТС-57 по

аргументу φн.

Определяют расстояния до наземных станций (опорных пунктов), разности которых соответствуют заданным гиперболам. Разность расстояний для каждой гиперболы, в зависимости от оцифровки гипербол, определяется по формуле (1) или (2) §1. Затем, задаваясь для каждой гиперболы рядом расстояний до ведущей станции и прибавляя к ним разность расстояний,

103

соответствующую данной гиперболе, находят расстояния до ведомой станции для ряда точек каждой гиперболы.

2. Вычисляют сферические координаты точек гиперболы по формулам:

sinui = sinuA cos A + cosuA sin AcosAi

ctg∆ω = ctg A cosuA cosecAi - sinuA ctgAi

ωi = ωA +∆ω

(43)

Ai = AAB - a

cosa = cos B cosec AB cosec A - ctg AB ctg A,

где ui и ωi - искомые сферические координаты точек гиперболы;

uA и ωA - сферические координаты наземной станции (опорного пункта)

А;

σA, σB - расстояния от наземных станций (опорных пунктов) А и В до точек гиперболы;

σAB, σAB - и -длина и азимут базы AB;

Ai - азимут точек гиперболы относительно одной из наземных станций (обычно от ведущей станции).

Примечание. Для симметричных относительно мнимой оси точек второй ветви гиперболы угол a вычислять не надо. Координаты этих точек рассчитываются по тем же формулам с заменой индексов ведущей станции индексами ведомой станции и наоборот. Азимут при этом будет равен

A'i = A'AB + a

где А - азимут, обратный по отношению к азимуту AAB;

АВ

6. Вычисляют плоские прямоугольные координаты точек гипербол относительно юго-западного угла рамки планшета по формулам:

x			pш		Dш Dш
			с
i					i	S	(45)
	0
			pш
y
i			C0		i	W

где pш - длина 1' дуги параллели на шаре; выбирается из таблицы 7 ТС-57;

С0 - главный масштаб планшета (по параллели );

Diш ,DSш - меридиональные части шара, соответствующие сферическим широтам точек гиперболы ui и южной стороны рамки uS; выбираются из таблицы 6 ТС-57;

ωi и ωW - сферические долготы точек гиперболы и западной стороны рамки планшета.

Если в масштабе планшета прямоугольные координаты точек гиперболы, вычисленные по сферическим координатам, будут отличаться от их значений, полученных по сфероидическим координатам, то сферические

104

координаты точек гиперболы необходимо предварительно перевести в сфероидические и затем уже по ним рассчитать прямоугольные координаты.

7. По вычисленным прямоугольным координатам наносят точки гиперболы на планшет и, соединяя их с помощью гибкой линейки плавными кривыми, получают сетку гипербол.

Пример вычислений

Исходные данные

Координаты сторон рамки планшета:

φs= 54°0' 0" N;	λW =170°0' 0" W;
φN = 60°0' 0" N;	λE = 156° 0' 0" W.

Масштаб планшета 1:1000000 по главной параллели φ0=52°N.

Координаты наземных станций:

φA =62°32'45"N; λA=176°13'35"W;

φB=54°56'11"N; λB=166°20'24"W.

Перевычисление исходных данных на шар

φн=60 ;

рш

0,114442см.

с0

Координаты и размеры рамки планшета

Угол

u

ω

Dш

Сторона рамки, см

Диагональ,

рамки

горизонтальная

вертикальная

см

SW

53°59' 13,2"N

170°2'08,8"W

3863,310'

96,152

75,709

122,381

NE

59°58'44,82"N

156°1'58,2"W

4524,862'

Координаты наземных станций и отрезки на рамке планшета

Расстояние, см

Расстояние, см

u

от

от

ω

от

от

южной

северной

западной

восточной

стороны

стороны

стороны

стороны

рамки x

рамки x'

рамки y

рамки y'

Станция А (ведущая)

62°31'23,86"N 4842,443' 112,054 -36,345 176°15'48,5"W -42,763 138,914

Станция В (ведомая)

54°55'18,40"N 3959,792' 11,042 64,668 166°22'30,1"W 25,137 71,015

105

Вычисление длины и азимута базы АВ

2	uB	54°59'13,2"	15	АВ	9°09'3,4"
1	uA	62°31'23,9"	16	″АВ	32943,4
4	ωB	166°22'30,1"	17	SAB	1020403 м
3	ωA	176°15'48,5"	8	tguB	1,42400630
5	∆ω	9°53'18,4"	10	cosuA	0,46138778
6	sinuB	0,81836821	12	cosec∆ω	5,82306387
9	sinuA	0,88719858	9	sinuA	0,88719858
7	cosuB	0,57469424	13	ctg∆ω	5,73655601
10	cosuA	0,46138778	19	ctgA	-1,26360011
11	cos∆ω	0,98514390	20	A	-38°21'27,8"
14	cos AB	0,98727282	21	AAB	141°38'32,2"

Примечание. При длине базы АВ менее 1200 км вычисления по данной схеме надлежит производить по восьмизначным таблицам натуральных значений тригонометрических функций.

Вычисление разностей расстояний, соответствующих заданным гиперболам

Длина волны λ = 23,960 км; длина базы SAB = 1020,403 км;

№	Разность расстояний	№	Разность расстояний
гиперболы	SB-SA=∆S, км	гиперболы	SB-SA=∆S, км
0	- 1020,403	25	- 421,403
5	- 900,603	30	- 301,603
10	- 780,803	35	-181,803
15	- 661,003	40	- 62,003
20	- 541,203

Вычисление расстояний, разность которых соответствует заданным

гиперболам
	Гипербола № 5							Гипербола № 10
SВ, км	у′В	SA, км	у′A				SВ, км	у′В	SA, км	у′A
99,397	53,483	1000	538,078				119,197	64,137	900	484,270
149,397	80,387	1050	564,982		169,197			91,041	950	511,174
199,397	107,291	1100	592,886		219,197			117,945	1000	538,078
249,397	134,195	1150	618,790		269,197			144,849	1050	564,982
299,397	161,099	1200	645,694		319,197			171,753	1100	591,886
349,397	188,003	1250	672,598		369,197			198,657	1150	618,790
					419,197			225,561	1200	645,694
					469,197			252,465	1250	672,598

106

	Гипербола № 5							Гипербола № 10
SВ, км	у′В	SA, км	у′A				SВ, км	у′В	SA, км	у′A
							519,197	279,369	1300	699,502
					569,197			306,272	1350	726,405
					619,197			333,176	1400	753,309

Вычисление сферических координат точек гипербол и их плоских прямоугольных координат относительно юго-западного угла рамки планшета

AB = 9 9' 3,4″; АAВ = 141 38'32,2″;

иА = 62° 31' 23,9"N; (ωA – ωВ) = -6° 13' 39,7".

Гипербола №5

Схема			Точки гиперболы
вычислений	1	2	3	4	5	6
σВ	0о53'28,98"	1о20'23,22"	1°47'17,46"	2°14'11,70"	2°41' 5,94"	3° 8' 0,18"
σА	8о58' 4,68"	9о24'58,92"	9о51'53,16"	10о18'47,40"	10о45'41,64"	11о12'35,88"
cosσВ	0,999879	0,999727	0,999513	0,999239	0,998902	0,998505
cosec σА	6,415096	6,112183	5,836911	5,585709	5,35555	5,143899
cosec σАВ	6,287886
ctg σАВ	6,207859
ctg σА	6,336675	6,029824	5,750612	5,495465	5,261361	5,04576
cos б	0,995328	0,989918	0,984966	0,9805	0,976328	0,97253
σ	5°32'26,0"	8°8'34,3"	9°56'51,3"	11о20' 0,0"	12029'29,1"	13°27'38,2"
Аi	136о06'06,2"	133о29'57,9"	131о41'40,9"	130о18'32,2"	129о9'03,1"	128о10'54,0"
sinuA	0,887199
cos σА	0,987776	0,986526	0,985214	0,983844	0,982413	0,980921
cosuA	0,461388
sin σА	0,155882	0,163608	0,171323	0,179029	0,186723	0,194405
cos Ai	-0,720572	-0,688348	-0,665161	-0,646909	-0,631364	-0,618157
sinui	0,824528	0,823284	0,821503	0,819429	0,817203	0,814826
ui	55°32'26,4"	55°24'53.6"	55°14' 7,9"	55° 1'39,6"	54о48'20,7"	54°34'12,5"
ctg σА	6,336675	6,029824	5,750612	5,495465	5,261361	5,04576
cosuA	0,461388
cosec Ai	1,442210	1,378585	1,339226	1,311360	1,289514	1,272176
sinuA	0,887199
ctg Ai	- 1,039216	-0,948945	-0,890802	-0,848330	-0,814153	-0,786404
ctg ∆щ	5,138532	4,677248	4,343637	4,077646	3,852648	3,65939
∆щ	11о 0' 45,3"	12°4' 5,5"	12°57'53,4"	13°46'45,3"	14°33' 2,5"	15°17' 2,6"

107

Схема			Точки гиперболы
вычислений	1	2	3	4	5	6
ωi –ωW	4°47' 5,6"	5°50'25,8"	6°44'13,7"	7°33' 5,6"	8°19'22,8"	9° 3'22,9"
Diш	4024,909'	4011,593'	3992,677'	3970,861'	3947,696'	3923,238'
xi	18,494	16,97	14,805	12,308	9,657	6,858
yi	32,856	40,104	46,261	51,853	57,15	62,186

108

Приложение 10

к пункту. 2.1.3.1

Проверочные испытания и калибровка однолучевых эхолотов

I Проверочные испытания однолучевых эхолотов

1 Проверочные испытания и регулировку промерных эхолотов выполняют перед съёмкой при стоянке судна на якоре или, если позволяют условия, в дрейфе. Испытания эхолотов производят на участке с ровным дном на максимальных глубинах, соответствующих диапазонов шкал эхолота, используемых для съемки в данном районе, с типом донного грунта, характерным для участков акватории с этими глубинами. В крайних случаях для настройки эхолота разрешается использовать калибровочный диск (доску), который подвешивают под антенну на соответствующие диапазонам измерения эхолотом глубин, но не более чем на 30 м.

2 Настройка параметров эхолота имеет целью получения требуемых точностей измерения и получения четкой записи на эхограмме морского дна.

При выполнении проверочных испытаний производят настройку следующих параметров.

a) Мощность. Диапазон действия эхолота зависит от мощности, длительности импульса и частоты излучаемого сигнала. Чтобы оптимизировать использование эхолота, мощность излучаемого сигнала должна быть установлена на самых низких значениях, обеспечивающих обнаружение отраженного дном гидроакустического сигнала. Увеличение мощности приведет к высоким уровням эхосигнала, а также и к более высокому уровню реверберационных помех, создавая искаженную запись на эхограмме полезного сигнала. Мощность излучаемого сигнала ограничена кавитационным эффектом (образование пустот в воде, когда звуковое давление превышает гидростатическое давление) и деформациям материала преобразователя силами торможения в воде.

б) Усиление входного сигнала. Усиление входного сигнала также усиливает помеху, и, следовательно, запись данных на эхограмме может быть искажена. Рекомендуется, чтобы усиление входного сигнала настраивалось на уровень отражения сигнала конкретным типом морского дна и на мощность излучаемого сигнала.

в) Интенсивность регистрации. Этот параметр используется в аналоговых эхолотах, чтобы установить четкую запись на эхограмме отраженного дном сигнала.

г) Длительность импульса. Длительность импульса обычно выбирается автоматически как функция диапазона измерения глубин. Длительность импульса определяет разрешение эхолота по глубине. Короткие импульсы необходимы для более высокого разрешения. На участках акватории с небольшим коэффициентом отражения грунта дна или с крутыми наклонами дна целесообразно увеличить длительность импульса.

109

В мелководных фарватерах, где разрешение по глубине наиболее важно, должны использоваться короткие импульсы. Использование коротких импульсов повышает вероятность образования ложного эха из-за сильной реверберации.

д) Масштаб записи. Этот параметр соответствует масштабу шкалы регистрации глубины эхолота. Поскольку ширина бумаги самописца фиксирована, в мелких масштабах запись будет иметь низкое разрешение по глубине.

е) Фазирование шкалы самописца. Фазирование шкалы - один из путей преодоления ограничения разрешения регистрации, накладываемый шкалой эхограммы, и позволяет регистрацию глубин в суженном диапазоне без уменьшения масштаба записи, что позволяет поддерживать регистрацию морского дна с удовлетворительным вертикальным разрешением независимо от глубины (рис. 1).

Рисунок 1 - Фазирование шкалы эхолота для сохранения требуемой разрешающей способности эхограммы по глубине

ж) Осадка. Этот параметр соответствует заглублению преобразователя. Чтобы сделать запись глубины, измеренной относительно мгновенного уровня воды, необходимо еще до начала съёмки определить заглубление преобразователя эхолота и регулярно контролировать полученное значение в ходе съемки вплоть до её окончания.

з) Скорость протяжки бумаги самописца (для аналогового эхолота). Эта скорость особенно важна и должна быть выбрана такой, чтобы гарантировать хорошее горизонтальное разрешение измеренных глубин.

и) Скорость звука. Этот параметр - номинальное значение скорости звука, которая должна соответствовать средней скорости звука в районе съемки. В классических аналоговых эхолотах, этот параметр соответствует значению, которое калибрует механические и электрические компоненты эхолота, чтобы получать измеренную глубину, в которую введены поправки на углубление преобразователя (антенны) эхолота и скорость звука.

II Калибровка однолучевых эхолотов.

110

1 При съемке однолучевым эхолотом мелководных судоходных акваторий калибровка эхолота для средней скорости звука в водном слое от поверхности до дна может быть выполнена следующими способами:

а) калибровка с помощью калибровочного диска (доски), последовательно погружаемой под преобразователем (антенной эхолота) на заданную глубину (например, через каждые два метра от поверхности), измеряемую по маркам на тросе, на котором подвешен диск (доска). При этом и одновременно эхолотом измеряется глубина до диска (доски) зафиксированном на заданном горизонте калибровки. Определяемая таким путем систематическая погрешность измерения эхолотом глубины может быть компенсирована введением поправки в измеренную глубину при последующей обработке данных или путем настройки эхолота на правильные показания, соответствующие глубине погружения диска (доски) введением в

эхолот фиктивного значения скорости звука. Это калибровки так называемым способом определения средней скорости звука в слое воды от минимального до максимального горизонта калибровки. В таких случаях определяемым параметром калибровки является среднее значение скорости звука как средняя величина параметра на каждом горизонте калибровки. Этот метод должен использоваться для измеряемых глубин в диапазоне 0-30 м.

б) С помощью калибровочного преобразователя (антенны) – устройства, для выполнения калибровки, зная точную длину пути зондирующего импульса. Процедура калибровки заключается в том, чтобы регулированием параметра скорости звука, вводимой в эхолот, сделать показания эхолота, соответствующими двухстороннего пути. Калибровочный преобразователь опускается на несколько горизонтов. Каждое регулирование эхолота по выполненному измерению является действительным только для глубины, соответствующей горизонту калибровки.

Используемое в последующем при съёмке значение параметра калибровки скорости звука выводится как среднее из всех измерений на каждом горизонте. Этот метод также должен использоваться до глубин 20-30 м.

2 Калибровка эхолота производится с целью определения суммарной поправки до глубин, обеспечивающих четкую запись на эхограмме отраженного сигнала от калибровочного диска, но не более 30 м и проводится непосредственно в районе выполнения съемки. При этом калибровочный диск (доска) опускается на различные глубины (горизонты калибровки) на стальном тросе так, чтобы диск (доска) располагался под антенной эхолота.

3 Трос калибровочного устройства маркируется от поверхности диска на 2, 3, 4, 5, 7, 10, 15, 20 и 30 м. Этой маркировкой и определяются горизонты калибровки.

Марки на тросе должны размечаться на выверенном компараторе, разбитом мерной лентой или стальной рулеткой.

При калибровке эхолота с антенной, установленной в днище судна, могут применяться приспособления, позволяющие подвести диск под антенну эхолота, например, в виде второго троса с другого борта или в виде

111