Картографирование дна – одна из основных задач океанографии, решающая задачи изучения, эксплуатации и охраны природных ресурсов акваторий. Характеристики донного рельефа отражают актуальное состояние геодинамических и литодинамических процессов, кроме того, рельеф является одним из основных факторов распределения веществ и энергии под водой.
Нас сегодняшний день одним из самых практичных решений для создания карты донного рельефа являются автономные беспилотные комплексы, оснащаемые гидролокаторами прямого и бокового обзора, ADCP-профилографами и другим оборудованием для обследования водоемов.
В данной заметке мы хотим рассказать о процессах картографирования водоемов и используемом для этого оборудовании и актуальных решениях на рынке.
Картографирование дна
Батиметрия представляет собой морской аналог таких дисциплин, как гипсометрия (определение высот) и топография. Батиметрические карты (не стоит путать их с гидрографическими картами), как правило, составляются в целях обеспечения безопасности движения судов, научных исследований, экологического мониторинга морей и океанов. Рельеф дна и глубины в них представлены так называемыми изобатами или контурами глубин. Также часто в них вносится наземная навигационная информация.
В некоторых случаях батиметрические карты используют специальную цифровую модель для отображения глубины на разных участках дна. При комбинировании глобальной батиметрии с топографическими данными можно получить глобальную модель рельефа.
На сегодняшний день активно используется множество методов провести картографирование дна – от зондирования глубины, гидролокатора и лидара до буев и спутниковой альтиметрии. Различные методы имеют как преимущества, так и недостатки, и выбор конкретной методики будет зависеть от масштаба исследуемой области, финансовых возможностей заказчика, желаемой точности измерений и т.п.
Данные, используемые сегодня для составления карт подводных рельефов, обычно получают с помощью эхолотов, установленных под бортом судна или на специальной стреле, посылающих звуковой луч вниз на морское дно и регистрирующих отклик. Также могут использоваться системы дистанционного зондирования LIDAR или LADAR (лазерных локаторов). Количество времени, необходимое звуку или свету для прохождения через воду, отражения от морского дна и возвращения к приемнику, позволяет получить точные данные о расстоянии до морского дна. Лидары обычно являются частью бортовых систем на исследовательских судах.
С тридцатых годов прошлого века для составления батиметрических карт наиболее распространенным решением были однолучевые эхолокаторы. Сегодня наиболее востребованными являются многолучевые системы, которые используют массив очень узких смежных лучей (порядка 256 в стандартных решениях), при работе образующих веерообразную полосу от 90 до 170 градусов в поперечнике. Такая большая плотность массива позволяет получить очень высокое угловое разрешение и точность получаемых данных.
Работа с широкой полосой сканирования, зависящей от глубины, позволяет системе нанести на карту большее количество участков дна за меньшее время, чем использование обычных однолучевых эхолотов, что делает его более продуктивным и снижает расходы на исследования. Поскольку излучатели работают с высокой частотой сканирования, обеспечивающей длинную серию пингов за секунду времени (порядка 0,1–50 Гц в зависимости от глубины), судно может двигаться с достаточно высокой скоростью непосредственно в время работы, сохраняя при этом качество изображения.
Во время исследования часто требуется корректировка крена и тангажа платформы, на которой расположены измерители, а также использование гирокомпаса. Это необходимо для получения точной информации о курсе и корректировки рыскания. Большинство современных решений в данной области уже имеют встроенные сенсоры, а также системы отслеживания местоположения, позволяющие точно отследить курс, пройденный системой, и внести необходимые поправки.
При этом полезно использовать различные системы глобального позиционирования GPS или GNSS, привязывая результаты промеров к поверхности земли.
Использование профилей скорости звука позволяет свести к минимуму эффект, вызываемый "лучеизгибанием". Происходит это из-за неоднородностей на разных уровнях водой толщи, где сигнал может преломляться при разных температурах, давлении, минерализации. Современные компьютерные системы автоматически обрабатывают информацию, внося поправки на все вышеперечисленные факторы, а также на угол каждого отдельного луча.
Спутниковое наблюдение также активно используется для океанографии. Картографирование дна с помощью спутников отображает глубоководную топографию, обнаруживая незначительные колебания уровня моря, вызванные гравитационным притяжением подводных гор, хребтов и других центров масс.
Вы хотите узнать, как купить гидрографический комплекс для топографии водоема в России или подобрать аналоги данного оборудования – отправьте нам запрос с помощью формы связи или воспользуйтесь контактами головного офиса. Наши сотрудники будут рады ответить на Ваши вопросы.
Картографирование дна с помощью автоматических гидрографических комплексов
Гидрографический комплекс Apache 3 – автоматический беспилотный дрон производства CHCNAV, способный нести на себе широкий спектр гидрологического оборудования, в том числе ГБО и ADCP профилографы.
Изделие отличается небольшими габаритами и при установленной системе GNSS весит не более 20 килограмм, при этом оставаясь очень легким в развертывании.
Управление оборудованием может осуществляться с двух компьютеров, идущих в комплекте поставки вместе с базовой станцией, принимающей сигнал с дрона.
Дальность связи здесь составляет порядка двух километров при отсутствии препятствий, что позволяет осуществлять дистанционное управление катером на довольно большом расстоянии. Катер может передавать видеоизображение при помощи широкоугольной видеокамеры, установленной в передней части корпуса. Встроенный автопилот настраивается через планировщик миссии и может самостоятельно провести исследование на определенном маршруте и вернуться в исходную точку.
Два спаренных двигателя позволяют развивать круизную скорость до трех метров в секунду и максимальную вплоть до 8 метров в секунду. Сопла двигателей надежно защищены от мусора и попадания водорослей.
Стандартная модель может оснащаться эхолотами и различными многопараметрическими зондами качества воды. Расширенный вариант системы – Apache 6, позволяет нести больше оборудования, в том числе акустические доплеровские профилографы скорости течений.
Автоматический гидрографический комплекс Енисей-800 отличается небольшими размерами и весом, позволяющим перемещать его в багажнике автомобиля и управляться с развертыванием силами одного человека.
Катер является универсальным решением для мониторинга водоемов и может оснащаться гидролокаторами как прямого, так и бокового обзора, эхолотами, ADCP-профилографами скорости течений, а также CTD и SVP зондами.
В отличие от аналогов корпус выполнен не из обычного пластика, а из карбонового волокна, что делает его устойчивым к износу, столкновениям и другим механическим воздействиям.
Два водометных двигателя надежно защищены от мусора и могут развивать скорость до 5 метров в секунду. У катера очень небольшая осадка, что делает его одним из лучших решений для работы на мелководье и отмелях. Оборудование, установленное в систему, помещается в специальные отделения в корпусе, сохраняя обтекаемость корпуса и предотвращая контакт с водорослями или мусором.
Система поддерживает как прямое управление, так и использование автопилота с планировщиком миссии на дальности до двух километров. За питание отвечает мощный аккумулятор на шесть часов непрерывной работы.
Как купить гидрографические комплексы с доставкой в Ваш регион?
Вы хотите узнать, как купить гидрографический комплекс для топографии водоема в России или подобрать аналоги данного оборудования – отправьте нам запрос с помощью формы связи или воспользуйтесь контактами головного офиса. Наши сотрудники будут рады ответить на Ваши вопросы.
Вы также можете задать интересующие вопросы по поводу калибровки или внесения океанографического оборудования в государственный реестр СИ.
Проверенные грузоперевозчики обеспечат безопасную и быструю доставку оборудования в любые регионы России и стран Таможенного союза: Узбекистана, Беларуси, Казахстана и пр.