PGS_4_prilozhenie

Приложение 15

к ст. 3.1.8.1.7

Рабочая программа полевых работ по развитию планового съёмочного обоснования методом спутниковых определений (образец оформления)

Объект: губа Кислая, Баренцево море.

Аппаратура: приёмники «Бриз-ГП»: приёмник № 1 - № 99922, приёмник № 2 - № 99931, № 3 - № 99884.

Программное обеспечение для ЭВМ: программный пакет, входящий в комплект приёмника «Бриз-ГП».

Таблица 1 Продолжительность приёма и интервал регистрации

Метод

спутниковых

Число наблюдаемых в

Продолжительность

Интервал

определений

приёме спутников

приёма, мин.

регистрации, с

Быстрый

4 5 6 и более

>20, 10-

15

статический

20, 5-10

Реоккупация

4

5-10

15

Таблица 2 Порядок производства работ на пунктах района съемки,

методы время выполнения работ

Условные номера приёмников /

Дата и интервалы времени, в которые

Применяемый метод

параметры конфигурации спутникового

№ сеанса

названия (номера) пунктов

спутниковых

созвездия оптимальны для спутниковых

геодезической основы или

определений

определений

съёмочного обоснования

начало

конец

1

№1 / пункт 2;

Быстрый

10.9.0910ч

10.9.09, 16 ч

№ 2/ пункт 3;

статический

№3/ репер 5 (базов. ст.)

2/5

№1/репер 3;

реоккупация

10.9.09,

10.09.09, 15ч

№2/пир Школьная 3;

11ч

№3/репер 5 (базов. ст.)

3

№1/репер 3;

Быстрый

10.9.09,

10.9.09, 15ч

№2/пир. Школьная (базов. ст.);

статический

11ч

№3/пункт 2.

4

1/репер 3 (базов. ст.);

Быстрый

10.9.09,

10.9.09,

2/пир. Школьная;

статический

12 ч

18 ч

3/пункт 3.

6

1/пункт 2 (базов. ст.);

Быстрый

10.9.09,

10.9.09,

2/пир. Школьная;

статический

14 ч

20ч

3/пункт 3./

Рабочую программу составил_____________________(фамилия ) (подпись)

142

Образец заполнения журнала спутниковых определений при развитии съёмочного обоснования

Название пункта АС Причальный

Район съёмки губа Кислая, Баренцево море

Подразделение Кольский район гидрографической службы СФ

Приближенные координаты пункта: В = 69,3° L= 32,8°. Н = 9,5 м. Наблюдатель Зубарев Дата наблюдений 10.9.09 г. № сеанса 1

Имена файлов Наблюдений Ikinder

Тип и номер приемника «Бриз-ГП1» № 99922 Тип и номер антенны SR-61 № 054

Пункты, участвующие в сеансе: Причальный, пир. Наковальня

Начало сеанса 9:55	Конец сеанса 10:24
Интервал наблюдений (факт.) - 19 мин

Дискретность - 20 с Маска - 20°

t возд. 10°С

Высота антенны 167 см.

Примечание: центрировал …………………………………(фамилия)

подпись

143

Приложение 16

к ст. 3.2.1.1

Определение отсчета среднего уровня и отсчета НТУ на временном береговом или морском уровенном посту

Передача высоты среднего уровня моря и НТУ с постоянных (дополнительных) постов на временные посты с погрешностью не превышающей ± 5см (1σ), производится одним из следующих способов:

–геометрическим нивелированием;

–методом спутниковой геодезии с использованием приемников

СРНС; - методом установления статистической связи по данным обработки

серии синхронных измерений высот уровня на временном (береговом или морском) и постоянном уровенных постах;

–водным нивелированием;

1 Геометрическое нивелирование Метод применяется при передаче отсчета среднего уровня и отсчета

НТУ на береговой уровенный пост. Геометрическое нивелирование рекомендуется применять в районах со сложным уровенным режимом, где сравнительно на небольшом пространстве встречается несколько типов приливов и в качестве нуля глубин условно принят единый уровень.

Сущность передачи среднего уровня геометрическим нивелированием состоит в том, что отсчет среднего уровня на временном посту mвp получают по разности абсолютных высот Δh реперов временного В и постоянного А уровенных постов (рис. 1).

Проложив нивелирный ход между репером временного поста В и ближайшим репером государственной нивелирной сети, получают абсолютную высоту Нв репера временного поста. По известной абсолютной высоте НА репера постоянного поста получим превышение Δh:

h HB HA.

(1)

На постоянном уровенном посту известны: отсчет m среднего многолетнего уровня Аа и его превышение h0 относительно репера RA. На

временном уровенном посту известно превышение hвp нуля поста относительно репера RB. Тогда, обращаясь к рис. 1, определим отсчет среднего многолетнего уровня mВP относительно нуля временного поста

mBP hBP h h0.

(2)

144

Рисунок 1 - Передача отсчета среднего уровня с постоянного на временный пост по данным нивелирования

2 Методика передачи нуля глубин (среднего уровня моря или НТУ) с постоянного уровенного поста на временный пост с помощью спутниковых технологий

Передача нуля глубин (среднего уровня моря или НТУ) с постоянного уровенного поста на временный с помощью спутниковых технологий заключается в получении высот нулей уровенных постов как основы для определения и мониторинга уровня моря в единой системе высот с максимально возможной точностью. Погрешности определения высот нулей уровенных постов не должны превышать 5 см. Современные спутниковые технологии геодезических измерений позволяют достичь сантиметрового уровня точности.

Передача осуществляется с использованием относительных спутниковых измерений с помощью геодезических приемников СРНС, работающих в режиме фазовых измерений, обеспечивающих определение высотной координаты с точностью единиц сантиметров. С этой целью один приемник устанавливается на постоянном уровенном посту, а другой непосредственно на определяемом уровенном посту. По результатам одновременных измерений вычисляют приращение высоты на временном уровенном посту относительно постоянного уровенного поста. Геодезическая высота нуля глубин (средненего уровня моря или НТУ) H0 вычисляется по формуле

H0 Hа h0 n0

(3)

где Hа - измеренная на уровенном посту высота антенны приемника над общеземным эллипсоидом;

h0 - высота антенны приемника СРНС над нулем поста;

n0 - отсчет нуля глубин относительно нуля уровенного поста. Передача нуля глубин (среднего уровня моря или НТУ) с постоянного

уровенного поста на временный может быть осуществлена двумя способами: лучевым (определение «висячих» пунктов) и сетевым или совмещенным

145

способом. Для достижения требуемой точности должны использоваться двухчастотные спутниковые приемники. При спутниковых наблюдениях должен применяться статический метод. На рис. 1 показан пример расстановки спутниковых приемников на временных уровенных постах 2, 4, 5 с неизвестными высотами и базовом пункте - основном уровенном посте с известными высотами среднего уровня или НТУ при использовании сетевого способа.

Наблюдения должны проводиться при следующих условиях: маска по углу возвышения - 15°; интервал записи измерений - 15 с. Фактор, характеризующий понижение точности по вертикали, - VDOP (Vertical Delution of Precision) не должен превышать 7.

Рисунок 2 - Спутниковая сеть

Время наблюдений должно определяться в зависимости от условий наблюдений: число спутников; наличие электромагнитных помех (отношение сигнал/шум, характеризующее уровень полезного радиосигнала); геометрия пространственной засечки (геометрический фактор); наличие многолучевости и затухания сигнала вследствие переотражения от подстилающей поверхности, близлежащих зданий и строений, различных металлоконструкций; расстояние между базовой станцией и подвижной.

Для повышения точности привязки оценки точности выполненных измерений в сети должно быть выполнено уравнивание высотной сети с использованием стандартного программного обеспечения.

3 Передача отсчета среднего уровня методом установления статистической связи по данным обработки серии синхронных измерений высот уровня на временном (береговом или морском) и постоянном уровенном постах;

а) для неприливных морей На временном и постоянном уровенных постах выполняют серию

синхронных измерений высоты уровня. Далее производится статистическая

146

обработка полученных рядов измерений. Для этого обозначим отсчеты уровня на постоянном посту через Xi, а соответствующие отсчеты на временном посту через Уi. Далее производится расчет математического ожидания ( X,Y ), среднего квадратического уклонения ( X , Y ) И коэффициента корреляции (г) по формулам

1

Xi;

X

n

1

Yi;

Y

n

X

1

(Xi

)2 ;

X

n 1

Y

1

(Yi

)2 ;

Y

n 1

(X

) .

r

1

)(Y

i

X

Y

n X Y

i

(4)

Связь между колебаниями уровня полагают надежной, если

	коэффициент корреляции r≥0,85.							mвр на временном посту
	Для определения отсчета среднего уровня
	используется уравнение.
	mBP		r	Y	(m		).	(5)
		Y				X
			X

(4.12) Точность определения среднего уровня на временном уровенном посту по уравнению (4.16) оценим с помощью средней квадратической погрешности n уравнения связи

n Y

1 r2 .

(6)

Величина mвр принимается как надежная, если n не превышает 10 см.

б) для приливных морей.

Для передачи высоты среднего уровня на временных уровенных постах приливных морей ряды исходных отсчетов уровня образуются не по признаку одновременности, а по соответствию фазы прилива: для этого в рядах синхронных измерений высот уровня на постоянном и временном постах используют последовательные высоты полных или малых вод. Поэтому способ определения среднего уровня на временных постах по уравнению регрессии называется способом соответственных высот. Передача уровня по связи соответственных высот допустима, лишь в случае подобия колебаний на сравниваемых временном и постоянном уровенных постах. Это значит, что на обоих постах приливы должны быть однотипными, а режим сгонов-нагонов одинаковым. Мерой надежности связи, количественно характеризующей подобие колебаний уровня, и в этом случае служит коэффициент корреляции г. Если r < 0,85, связь считается

147

неудовлетворительной и передачу среднего-уровня по такой паре постов не производят.

Для более надежного определения среднего уровня на временных постах приливных морей уравнения регрессии составляют отдельно для рядов малых и полных вод. Если коэффициенты корреляции обоих рядов близки, то за окончательное значение отсчета среднего уровня принимается средняя весовая величина. Если связь в одном из рядов существенно меньше, то для расчета используется только ряд с большим коэффициентом корреляции r. Для расчетов используют формулу (5). Оценку точности передачи среднего уровня моря на временный пост производят по (6).

4 Водное нивелирование

Поверхность среднего многолетнего уровня на ограниченных акваториях можно полагать горизонтальной поверхностью, параллельной поверхности геоида. Следовательно, если взять отсчеты среднего уровня mА и mв на постах А и В соответственно (рис. 3), то разность этих отсчетов окажется равной превышению нулей Δh указанных постов

h mA mB .

(7)

Рисунок 3 - Передача отсчета нуля глубин с постоянного уровенного поста на временный способом водного нивелирования

Этот принцип и положен в основу метода водного нивелирования. Высота мгновенного уровня формируется под воздействием многочисленных факторов и для временного В и постоянного А уровенных постов может быть представлена следующими равенствами вида

f		f		h		;	(8)
	B		B		B.CЛ
fА fА hB.CЛ .

где через fi' обозначены высоты мгновенного уровня, образованные одинаковым приращением высоты (в силу одинаковых природных процессов или в результате введения поправок).

Проведем ряд синхронных измерений на временном и постоянном уровенных постах и образуем разности Δh отсчетов мгновенных уровней на каждый (набрать формулу) момент измерений.

hi fB1 fA1 ( fB1 hВ.СЛ )i ( fA1 hA.СЛ )i ( fB fA )i (hВ.СЛ hA.СЛ )i .(9)

148

Обозначим

( fB fA )i fi ,

(hВ.СЛ hA.СЛ )i i

и перепишем последнее выражение

hi fi

i.

(10)

Суммируя разности отсчетов мгновенных уровней за весь период

наблюдений, получим

n

n

n

hi fi

i.

(11)

i 1

i 1

i 1

Найдем оценку математического ожидания величины Δh, разделив

правую и левую части (11) на количество членов ряда n:

1

hi

1

fi

1

i.

(12)

n

n

n

Используя известные обозначения и учитывая, что по свойству

случайных величин второе слагаемое в (12)

равно нулю, напишем

.

(13)

h

f

Равенство (13) означает, что превышение нулей постов сравниваемых пунктов равно среднему арифметическому из разностей синхронных отсчетов мгновенного уровня, полученных при длительном наблюдении.

Таким образом, водная нивелировка дает возможность получить превышение нулей постов и на основе этого передать высоту среднего

уровня с постоянных на временные посты:
mB mA f .	(14)

Погрешность определения высоты среднего уровня на временном уровенном посту получим из очевидной формулы

B2	A2 h2,								(15)
где
2	1			( fi			2
h					f )			.	(16)
		n 1

Точность водного нивелирования зависит от степени подобия колебаний уровня в сравниваемых пунктах и продолжительности наблюдений. В зависимости от продолжительности наблюдений на временных постах различают водное нивелирование по средним годовым, средним месячным и средним суточным уровням. Серия наблюдений за 3-5 лет при расстояниях более 50 км позволяет получать превышения, соответствующие по точности I-II классам геометрического нивелирования. Для достижения требуемой точности установления высоты уровня на морском посту - 5-10 см продолжительность наблюдений должна быть не менее 30. Точность зависят от характера и величины колебаний уровня, а также от гидрометеорологических условий (спокойное море, устойчивое барическое поле, одинаковый характер колебаний уровня) в период наблюдений.

149

Приложение 17

к статье. 3.2.1.1

Расчет пределов действия уровенных постов

I. На приливных морях

1. Пределы действия d уровенных постов (в километрах) на приливных морях рассчитываются по формуле:

d S	n h	,	(1)

( hm )n

где S - расстояние между постом В, для которого определяют предел действия, и смежным постом А, км;

n- доля расстояния между постами, если принять S=1;

δh - допустимая разность высот мгновенного уровня в пределах действия поста, см;

(∆hm)n - максимальная разность высот мгновенного уровня на посту В и

вточке, находящейся на удалении п от него, см.

2.Допустимая разность высот мгновенного уровня в пределах зоны действия поста δh в зависимости от глубин указана в ст. 3.2.1.5.1

Максимальную разность высот мгновенного уровня получают по формуле:

( hm )n FB

1 k2 2kcosn ,

(2)

где FB – амплитуда приливной волны на посту В, см;

k 1 n( 1),

(3)

где FB - отношение амплитуд на постах А и В;

FA

FB

приращение фазы приливной волны на участке между постами В и А.

3. Амплитуды Fi получают, суммируя гармонические постоянные основных волн:

Fi (HM	HS	HK		HO	)i.	(4)
	2	2	1	1
Приращение фазы вычисляется по формулам:
Для полусуточных приливов
(gS2 )B (gS2			)A.			(5)
Для суточных приливов
(gK )B		(gK )A.				(6)
	1		1

При смешанных приливах, когда в период работ наблюдается одна полная и одна малая вода, вычисления следует вести по формуле суточных

150

приливов, а во всех остальных случаях - по формуле полусуточных приливов.

4. При отсутствии гармонических постоянных ориентировочный расчет пределов действия постов может быть осуществлен путем получения амплитуд Fi как половины максимальной разности высот ∆hmax полной и смежной малой воды за период наблюдений, а приращение фаз а (в радианах) по средней разности времен наступления полных (малых) вод ∆θcp на постах:

2 ср

Т

где Т - период волны.

Для полусуточных приливов (T = 12,4 ч)

ср

120

для суточных приливов (Т = 24,8 ч)

ср

240

(7)

(8)

(9)

где ∆θc - в минутах.

5. В связи с тем, что максимальная разность мгновенных уровней на посту В и на участке между постами В и А изменяется не по линейному закону, расчет (∆hm)n производится для последовательного ряда точек. Положение этих точек определяется долей расстояния между постами, обозначенной через «n».

Задаваясь рядом точек для n = 0,01; 0,02; 0,1; 0,2;…..1, по формуле (2) можно рассчитать значение (∆hm)n для любой из них.

Как только (∆hm)n окажется большим, чем допустимая разность высот мгновенного уровня δh, расчет по формуле (2) прекращают, а последние значения п и (∆hm)n используют для расчета предела действия поста по формуле (1).

Пример 1

Определить пределы действия d уровенных постов, расположенных в пунктах В и А.

Исходные данные.

Расстояние между постами А и В SAB= 365 км. Допустимая разность высот мгновенного уровня δh=30 см. Гармонические постоянные основных волн:

Гармонические		Пункт В				Пункт А
постоянные	М2	S2	К2	О2	М2	S2	К2	О2
H, см	122	45	52	35	50	26	42	38
g	226˚	288˚	229˚	192˚	23˚	108˚	42˚	346˚

Вычисления

151