Обработка материалов промера глубин

7.11.1. Обработка материалов промера глубин состоит из трех этапов:

1. Составление плана реки (акватории).

2. Составление продольного профиля (для реки).

3. Составление технического отчета.

В комплекс работ по составлению плана реки (акватории) входят:

обработка материалов высотного обеспечения промеров глубин;

определение поправок эхолотов;

обработка журналов промера глубин или эхограмм, считка засечек, вычисление отметок дна или глубин;

подготовка основы плана с нанесением на план пунктов опорной геодезической сети, промерных магистралей, линий галсов, пунктов участвовавших в определении места на галсах;

обработка и нанесение на план точек определений места на галсах;

интерполяция и нанесение характерных глубин (отметок) между точками определений;

проведение горизонталей или изобат;

нанесение на план положения срезочной уровенной поверхности, характеристики грунтов, линии фарватера (динамической оси потока) и километража;

вычерчивание и оформление отчетных планов;

корректура отчетных планов после их вычерчивания;

изготовление копий планов промера глубин.

7.11.2. Обработка материалов высотного обеспечения промеров глубин включает:

проверку журналов нивелирования;

выписку превышений из журналов в ведомости;

составление схем ходов нивелирования;

уравнивание нивелирных ходов;

вычисление отметок постоянных и временных реперов (ТОС), рабочих уровней воды и уровней мгновенных или однодневных связок.

Кроме того, в развитие вышеперечисленных работ, при составлении планов в изобатах выполняются:

- выбор срезочного уровня воды в створах опорных уровенных постов;

- детализация положения срезочной уровенной поверхности между уровенными постами по материалам мгновенной или однодневной связки уровней воды;

- определение величин срезок глубин.

Определение отметок рабочих уровней воды выполняется для последующего вычисления отметок дна по измеренным глубинам.

Отметки уровней воды на промежуточных галсах определяются интерполяцией с достаточной точностью по формуле:

где Н_n - определяемая отметка уровня воды;

Н₁ и Н₂ - отметки соответственно верхнего и нижнего занивелированного уровня воды;

l - расстояние от верхнего занивелированного горизонта воды до определяемого;

L - расстояние между занивелированными уровнями воды.

В некоторых случаях отметки уровней воды на промежуточных галсах удобнее определять графически, снимая их с построенного на миллиметровой бумаге профиля рабочей поверхности воды.

Выбор срезочного уровня воды производится в зависимости от целевого назначения промеров.

На судоходных реках и озерах в качестве срезочного принимается проектный уровень, от которого гарантируются заданные транзитные глубины. Проектный уровень должен иметь заданную обеспеченность, он устанавливается по материалам многолетних наблюдений на опорных уровенных постах и морфологически увязывается по кривым связи уровней между этими постами.

На устьевых участках рек, подверженных влиянию приливов, в качестве срезочного принимается проектный уровень, соответствующий условному профилю уровенной поверхности между теоретическим нулем глубин моря (ТНГ) и проектным уровнем на реке в створе опорного поста, расположенного выше зоны распространения приливов. Положение этой условной уровенной поверхности определяется по кривым связи уровней воды между временными уровенными постами, построенными по фазово-однородным уровням.

На водохранилищах, в качестве срезочного, принимается уровень наинизшей навигационной сработки; в нижних бьефах водохранилищ, в пределах участков влияния суточного регулирования мощности ГЭС - теоретический уровень, соответствующий нижней огибающей кривых свободной поверхности при расчетном попуске в условиях суточного регулирования (положение проектного уровня на опорных водомерных постах может быть получено в управлении водных путей соответствующего бассейна).

Для несудоходных рек, на которых проектный уровень не установлен, в качестве срезочного может быть принят:

при наличии многолетних уровенных наблюдений - уровень заданной обеспеченности;

при отсутствии многолетних наблюдений - условный уровень, соответствующий самому низкому уровню, наблюдаемому за период навигации или за период производства промерных работ.

Перенесение срезочного уровня с опорных уровенных постов на промежуточные и временные производится по кривым связи уровней, которые строятся по материалам однодневных наблюдений на опорных и промежуточных постах.

Для построения кривой связи на миллиметровую бумагу наносят две оси прямоугольных координат, по которым накалывают все точки соответственных наблюдений ежедневных уровней с учетом добегания между пунктами, или только по характерным наблюденным уровням. Проводить кривую по точкам можно только после анализа разброса точек и обоснованного исключения отдельных отклонившихся величин. При больших морфологических изменениях русла (что отражается на кривой связи разбросом точек на группы) следует пользоваться кривой, отражающей состояние реки только в самое последнее время, даже если эти данные основаны на меньшем количестве наблюдений.

В прибрежной зоне морей и на шельфе за нуль глубин принимается нуль Балтийской системы высот, в которой выполняются все топографические съемки прибрежной береговой территории.

Детализация положения срезочной уровенной поверхности между уровенными постами производится на основе материалов мгновенной или однодневной связи уровней воды.

Отметки срезочных уровней воды в точках, расположенных между уровенными постами, определяются по формуле:

где Н_одн - отметка уровня однодневной связки в определяемой точке, приведенного к одному моменту времени;

h₁ - разность уровней однодневной связки и срезочного в створе верхнего уровенного поста, м;

h₂ - то же, в створе нижнего уровенного поста, м;

h - падение реки между уровенными постами, м;

h₀ - падение реки между верхним уровенным постом и определяемой точкой, м.

Пример вычисления отметок срезочного уровня для точек, расположенных между уровенными постами, приведен в приложении И.

Величины срезок глубин определяются как разности между отметками рабочего и срезочного уровня на галсах.

Срезка глубин для каждого галса может быть вычислена аналитически или определена графически. Наиболее простым способом является графический, при котором величина срезки для каждого галса может быть определена как разность ординат рабочей и срезочной уровенной поверхности в соответствующих точках построенного продольного профиля.

Положение рабочей уровенной поверхности наносится на профиль на основании занивелированных во время производства промера рабочих уровней воды. Положение срезочной уровенной поверхности наносится на профиль по его отметкам, полученным из материалов мгновенной или однодневной связки уровней.

Для наиболее точного определения величин срезки из графической интерполяции вертикальный масштаб профиля рекомендуется принимать 1:10. Горизонтальный масштаб профиля выбирается исходя из длины исследуемого участка реки.

При обработке промеров глубин в прибрежной зоне морей, на шельфе, на озерах или в нижних частях водохранилищ, где положение уровенной поверхности горизонтально, величина срезки определяется по ближнему уровенному посту по формуле:

ΔH_f = n - f,

где ΔH_f - поправка за уровень;

n - отсчет, соответствующий установленному нулю глубин по рейке уровенного поста;

f - отсчет мгновенного уровня по той же рейке на данный момент.

По данным водомерных наблюдений на миллиметровой бумаге строится график колебаний уровня. Для снятия поправок глубин за уровень на графике проводится линия, соответствующая отсчету нуля глубин, от которой отсчитываются поправки как разность нуля глубин и мгновенного уровня.

7.11.3. Поправки эхолота для исправления измеренных глубин определяются по формуле:

Δ_эх = ΔZ_т + ΔZ_n + ΔZ₀,

где ΔZ_т - суммарная поправка, полученная по результатам тарирования эхолота (поправка определяется как разность глубин, отсчитанных по маркам линя и эхограмм эхолота при тарировании);

ΔZ_n - поправка на отклонение скорости вращения электродвигателя эхолота при промере глубин от скорости, установленной во время тарирования (определяется только для эхолотов с механической разверткой времени и учитывается для глубин более 5 м при отклонении числа оборотов электродвигателя во время промеров более, чем на 1 % от значения, наблюденного во время тарирования), определяется по формуле

где t_Т - время определенного числа вспышек при тарировании эхолота;

t_n - время того же числа вспышек при промере;

ΔZ₀ - поправка на изменение осадки катера на ходу при промере по сравнению с осадкой катера в дрейфе во время тарирования (учитывается при изменении осадки катера более чем на 10 см, наблюдения ведутся во время промеров по размеченным трубам забортного устройства эхолота);

Z - измеренная глубина.

7.11.4. Если измерение глубин выполнялось наметкой или ручным лотом, обработка журналов промера заключается в том, чтобы вычислить в них отметки дна, когда план составляется в горизонталях, или исправить зафиксированные в журналах глубины на величину срезки, когда план составляется в изобатах.

Вычисление отметок дна производится от отметок рабочих уровней воды, которые выписываются из ведомости нивелировки рабочих уровней на каждую страницу промерного журнала.

Исправление глубин на величину срезки осуществляется вычитанием из них (прибавлением к ним) величины срезки, которая выписывается на каждую страницу промерного журнала из ведомости срезки.

При выполнении промера глубин эхолотом обработка эхограмм состоит из:

выборки характерных глубин, подлежащих нанесению на план;

снесения ординат выбранных глубин на вспомогательную линию;

исправления снесенных глубин поправками эхолота;

вычисления отметок дна или исправления глубин на величину срезки.

При выборке характерных глубин на эхограммах, нанесению на план подлежат:

все глубины, зафиксированные во время промеров оперативными отметками;

все глубины, характеризующие перегибы основных форм рельефа дна и обеспечивающие правильную его рисовку (при пологих формах рельефа дна расстояния между глубинами на плане не должны превышать 10 мм);

самые малые и самые большие глубины на галсе, не характерные для общей формы окружающего их рельефа дна (воронка, пик).

Снесение ординат выбранных глубин на вспомогательную линию, в качестве которой принимается нижняя (противолежащая нулевой) линия сетки эхограммы, выполняется с помощью параллельной линейки, а значение глубин отсчитывается визуально по сетке глубин эхограммы или с помощью специальной палетки и выписывается у точек пересечения ординат со вспомогательной линией.

Снятие глубин с эхограмм может выполняться также с помощью прибора Постникова, приборов ПСГ-1 и ПСГ-2, автоэхографа и др.

Рядом со значением измеренных глубин выписываются их исправленные значения, которые получаются в результате вычитания из них или прибавления к ним поправок эхолота и величин срезки. Если план составляется в горизонталях, вместо исправленных глубин выписываются отметки дна, которые вычисляются как разность отметок рабочих уровней воды и глубин, предварительно исправленных поправками эхолота.

Величины поправок эхолота и срезки (или отметки рабочих уровней воды) выписываются для каждого галса на эхограмму из ведомостей.

Измеренные глубины исправляются общей поправкой, рассчитанной по формуле:

ΔН = Δ_эх + ΔН_f,

где: ΔН - общая поправка в м;

Δ_эх - суммарная поправка эхолота (ручного лота или наметки) в м;

ΔН_f - поправка за уровень.

Измеренные глубины общей поправкой не исправляются, если величина ее составляет менее 1 % от измеренной глубины.

Подготовка основы планов

7.11.5. Если промеры глубин выполнялись в комплексе с прибрежной топографической съемкой, они наносятся и обрабатываются на планшетах этой съемки и увязываются с ней в плановом и высотном отношениях. В этом случае подготовка основы заключается в том, чтобы на планшеты прибрежной съемки нанести по координатам все пункты планового обоснования, участвовавшие в определениях места на галсах, а также линии галсов, если промер выполнялся по береговым створам.

При обработке промеров, выполненных по фотогалсам, на фотопланы с аэроснимков переносятся отдешифрированные контурные точки местности, к которым привязывались галсы, одноименные точки соединяются между собой прямыми линиями.

Если промеры глубин выполнялись без прибрежной съемки, основа для их накладки подготавливается на листах ватмана, наклеенных на алюминий или полотно.

Размеры рамок в этом случае могут быть произвольными и зависят от размеров и конфигурации участка промеров.

Координатные сетки разбиваются прямоугольными, дециметровыми.

На подготовленную основу наносятся по координатам все пункты опорной геодезической сети, промерных магистралей и высотного обеспечения промеров, а также линии всех галсов, если промер выполнялся по береговым створам.

Обработка и нанесение на план определений места на галсах

7.11.6. При определении местоположения промерных точек с использованием автоматизированных систем GPS/ГЛОНАСС нанесение точек на план производится в автоматизированном режиме по вычисленным координатам.

При обработке промера, выполненного без инструментальных засечек эхолотом, перенесение на план промерных точек со вспомогательной линии эхограммы осуществляется с помощью прибора Ф.М. Александрова. Этот прибор, действующий по принципу пропорционального циркуля, представляет собой две взаимно пересекающиеся линейки со скошенными внутренними краями, на которые нанесены равные деления. Оцифровка этих делений идет от центра прибора. В центре пересечения линеек и на концах одной из них имеются иголочки, укрепляющие прибор на плане.

Для перенесения глубин эхограмма укладывается так, чтобы вспомогательная линия ее была строго параллельна линии галса на плане, а берега (левый и правый) - взаимно противоположны. Параллельность эхограммы с линией галса на плане достигается установкой их в таком положении, при котором скошенные края линеек будут пересекать крайние точки галсов на плане и вспомогательной линии эхограммы на одинаковых делениях.

После такой установки прибора одна из линеек укрепляется в неподвижном состоянии (с помощью иголочек), а вторая линейка последовательно прикладывается ко всем точкам глубин на вспомогательной линии эхограммы; в местах пересечения противоположного конца линейки с линией галса (на плане) делаются наколы, обозначающие местоположение промерных точек.

Если глубины при промере без инструментальных засечек измерялись наметкой или ручным лотом, то нанесение их на план (исходя из условия равномерной скорости движения катера) выполняется по расстояниям, которые получаются путем деления общего расстояния между крайними точками галса, снятого с плана, на количество измеренных на данном галсе глубин.

При большом количестве глубин таким способом может быть нанесено 50 % их количества, а остальные 50 %, если в этом есть необходимость, вставлены между ними по интерполяции на глаз.

При обработке промера с определением места по створу и засечкам с берега одной мензулой, перенесение на план засеченных точек выполняется способом, зависящим от того, производились ли засечки в масштабе плана или безмасштабно.

Нанесение на план точек по масштабным засечкам сводится к перенесению, с помощью кальки, засеченных точек с рабочих планшетов (листов засечек) на отчетные.

Для перенесения безмасштабно засеченных точек с отчетного планшета снимается калька, на которую наносится пункт плановой сети, с которого производились засечки, направления на пункты, по которым ориентировалась мензула (теодолит), и линии всех галсов, промер по которым засекался с данной стоянки инструмента.

Изготовленная таким образом калька накладывается на лист засечек и совмещается с ним по точке стояния инструмента и направлениям на пункты ориентирования. Затем, последовательно прикладывая линейку к точке стояния инструмента и засечкам соответствующего галса, по продолжению линейки в местах ее пересечения с линией галса прочерчивают карандашом короткие линии, и у точек пересечения выписывают цвета флажков или номера засечек. После перенесения всех засечек, калька накладывается на отчетный планшет, совмещается по пункту, направлениям и галсам, и с нее перекалываются все засеченные точки, у которых подписываются цвета флажков или номера.

При обработке промера с определением места засечками с берега двумя инструментами, перенесение на план засеченных точек выполняется следующим образом: как и в случае засечек одной мензулой, изготавливается калька, на которую наносятся засечки первой мензулы (теодолита). Затем калька перекладывается на лист засечек второго инструмента и на нее переносятся засечки точек на соответствующих галсах. При этом по линейке прочерчиваются короткие линии в местах, пересекающих засечки первого прибора (а не линий галсов, которые служат только для ориентировки). Соответствие точек проверяется по цвету флажков или номерам засечек. Затем калька переносится на отчетный план, совмещается по пунктам планового обоснования и с нее перекалываются все засеченные точки и подписываются цвета их флажков или номера засечек.

При обработке промера с определением места засечками с берега двумя теодолитами, нанесение на план засеченных точек выполняется с помощью вспомогательной сетки лучей (дирекционных направлений). Построение сетки выполняется согласно указаниям в приложении Правил Гидрографической Службы № 4 (Часть 2).

В результате построения такой сетки получается два семейства лучей, по которым накладку промерных точек можно производить с достаточной точностью и быстротой. Угловые значения засечек между лучами отыскиваются с помощью интерполяционной палетки.

Во избежание загрязнения планшетов сетку лучей рекомендуется наносить на «рубашки планшетов», которые удаляются после нанесения всех засеченных точек и переколки их на отчетные планшеты. У всех переколотых на отчетные планшеты точек выписываются цвета флажков или номера засечек.

При обработке промера с определением места по створу с обратными засечками с катера одним секстаном нанесение на план засеченных точек производится с помощью протрактора. Перед началом работы протрактор должен быть проверен.

Протрактор считается пригодным для работы, если инструментальные погрешности не превышают 0,5 мм по прямолинейности линеек и 3' - за величину мертвого хода.

Углы, измеренные секстаном, перед накладкой должны быть исправлены поправками индекса секстана, которые вводятся на основании полевых записей при проверке секстана. Указанные поправки могут не учитываться, если линейное смещение на плане не превышает 1 мм.

Перенесение на план точек, определенных направлением створа и углом, измеренным с катера одним секстаном, выполняется следующим образом: на лимбе протрактора вращением правой или левой (в зависимости от положения пункта по отношению к створу) подвижной линейки откладывается угол. После того как угол будет отложен и стопорный винт плотно закреплен, протрактор укладывают на план, совмещая линию среза неподвижной линейки с линией галса. Затем протрактор осторожно двигают вдоль линии галса до тех пор, пока срез линейки не будет совмещен с опорным пунктом, на который был измерен угол. После этого, карандашом, через вырез в центре протрактора накалывается точка, а рядом с ней подписывается номер определения.

В случаях, когда точка находится очень близко от опорного пункта и наложить ее протрактором не представляется возможным, измеренный угол строят на восковке и, оперируя ею как протрактором, наносят точку на план.

Если при производстве промера углы измерялись секстаном не между опорным пунктом и створом, а между двумя опорными пунктами, нанесение точек на планшет может осуществляться по линиям вмещающих окружностей (гониометрической сетке). Местоположение засеченных точек определяется пересечениями линии створа и изолиний соответствующего угла и разыскивается на планшете быстро и точно с помощью интерполяционной палетки.

При обработке промера с определением места засечками с катера двумя секстанами, нанесение на план засеченных точек производится протрактором или с помощью гониометрической сетки. Для этого измеренные секстанами и исправленные углы вращением подвижных линеек откладываются соответственно на лимбе протрактора в обе стороны от неподвижной линейки. Протрактор укладывают на план и совмещают срез неподвижной линейки со средним из трех пунктов, по которым производилось определение места. Затем протрактор поворачивают вокруг этого пункта до тех пор, пока крайние опорные пункты не будут, примерно, на одинаковых расстояниях от крайних линеек. После этого протрактор перемещают вдоль средней линейки пока срезы крайних линеек совместятся с опорными пунктами. Определяемую точку отмечают карандашом и подписывают рядом ее номер.

Положение точек, находящихся вблизи опорных пунктов (где применение протрактора невозможно), определяют построением измеренных углов на восковке.

Если углы секстанами измерялись не по трем смежным пунктам, а по двум парам, и нанесение их на план выполняется протрактором, для каждого угла прочерчиваются следы дуг, в точке пересечения которых находится определяемая точка.

В тех случаях, когда засечки промера секстанами выполняются с небольшим количеством комбинаций опорных пунктов или когда участок промера удален от опорных пунктов и не хватает длины нарощенных линеек протрактора, нанесение засеченных точек на план может успешно осуществляться с помощью гониометрической сетки.

Гониометрическая сетка представляет собой две системы пересекающихся линий равных углов - вмещающих окружностей, проходящих через две пары опорных пунктов (три смежных или две пары несмежных) и являющихся геометрическим местом вершин вписанных углов. Гониометрическая сетка позволяет быстро и с большой точностью наносить на план точки, положение которых определено двумя секстанами.

Гониометрические сетки строятся двумя способами:

с помощью штангенциркуля, когда все опорные пункты (три смежных или две пары несмежных) и участок промера располагается на одном планшете или вблизи него;

по точкам вмещающих окружностей, когда участок промера не размещается на одном планшете или находится в значительном удалении от опорных пунктов.

Указания по построению гониометрических сеток приводятся в приложениях к Правилам Гидрографической Службы № 4 (Часть 2). При этом, во избежание загрязнения планшетов, сетку рекомендуется наносить на «рубашке» планшетов.

Нанесение на план точек осуществляется по пересечениям дуг вмещающих окружностей. Угловое значение засечек между дугами определяется с помощью интерполяционной палетки.

Рядом с нанесенной точкой выписывается номер определения.

Отчетные кальки планового положения промерных профилей - галсовые кальки - составляются с повторной чистовой прокладки определений по гониометрической сетке, когда достигается большая точность прокладки за счет более тщательной интерполяции между изолиниями.

После переколки всех определений с галсовой кальки на отчетные планшеты, «рубашки» с них удаляются. Разноска глубин между определениями выполняются на отчетном планшете.

Нанесение точек промера, выполненного по размеченному тросу или размеченным лункам со льда, выполняется от пунктов промерных магистралей, наложенных на план.

При обработке промера по тросу на план наносятся все галсы, а по галсам откладываются расстояния от магистрали до первой марки троса и всех последующих.

При обработке промера со льда на план наносятся промерные магистрали и поперечники от них, а по поперечникам - все размеченные лунки. Если промер со льда выполнялся по квадратам, идентичные квадраты разбиваются на плане в масштабе его оформления.

Нанесение точек промера и лунок выполняется на основании абрисов или пикетажных журналов и производится с помощью масштабной линейки, измерителя и протрактора (для нанесения галсов). Рядом с наколотыми точками из журналов промера выписываются соответствующие им отметки дна или исправленные глубины.

При обработке результатов измерений, выполненных гидрографическими автоматизированными системами, в состав работ включается:

вычисление поправок и исправление ими измеренных расстояний;

нанесение на планшеты закоординированных системой точек по стадиометрической сетке или по вычисленным координатам.

Вычисление исправленных поправками расстояний производится согласно указаниям инструкции по эксплуатации системы.

При нанесении на рабочие планшеты точек по стадиометрическим сеткам, непосредственно при промере для корректировки галсов, измеренные расстояния поправками не исправляются. Поправки учитываются при составлении отчетного плана в случае, если их суммарное значение вызывает линейное смещение точек более, чем на одну треть допустимой погрешности определения координат для данного вида промера.

Нанесение точек на отчетные планы может выполняться как по стадиометрическим сеткам, так и по прямоугольным координатам в системе планового обоснования промерных работ.

Интерполирование в интервалах сетки выполняется с помощью палетки или пропорционального циркуля.

Способы построения стадиометрических сеток приводятся в приложении к Правилам Гидрографической Службы № 4 (Часть 2).

Координаты промерных точек вычисляются с помощью различных программ на персональном компьютере. В программах предусматривается введение необходимых поправок в координаты и в измеренные глубины.

Интерполяция и нанесение характерных глубин (отметок) между точками определений

7.11.7. При точечном способе промера на план наносятся все измеренные глубины. Положение их на плане определяется установленными расстояниями между марками размеченного линя (троса) или между лунками на льду.

Перенесение на план характерных глубин со вспомогательных линий эхограмм между точками определений выполняется с помощью прибора Александрова или косоугольной палетки.

Сущность перенесения характерных глубин прибором Александрова остается той же, что и для промера глубин без инструментальных засечек, с той лишь разницей, что глубины распределяются не между урезами, а между точками определений и каждый галс обрабатывается отдельными интервалами.

Исправленные глубины или отметки дна на реках выписываются карандашом рядом с наколотыми точками на плане с левой стороны. При выписке глубин или отметок дна значения их округляются до 0,1 м - для всех видов промера.

На прибрежных участках морей и шельфе глубины записываются с округлением, указанным в табл. 7.3.

Одновременно с глубинами на план наносятся все предметы и объекты, представляющие опасность для навигации, определенные при производстве промера. К ним относятся: отдельно лежащие подводные и надводные камни, сваи, затонувшие суда, якоря и другие предметы, буруны, водовороты. Положение их на плане показывают условными знаками или оконтуривают точками с поясняющими надписями.

На планы наносятся также подводные трубопроводы и кабельные прокладки, оголовки, плавучее ограждение и отдельные сооружения на гидротехнической основе на воде.