// Вие четете...

Ниво на океана

Способи за определяне на мястото.

„Имаш ли цел, ще намериш пътя.“

Основни изисквания към определянето на мястото. Хидрографските изследвания се изпълняват преимуществено с надводни кораби и катери, а също и с подводни лодки, дълбоководни и летателни апарати.

За възможността по отнасяне на получаваната информация към фиксирана точка на повърхността на водната среда или в нейната дебелина е необходимо да бъдат избрани такива способи и средства за определяне на техните места, които да отговарят на цял ред специфични изисквания, а именно:

1) трябва да е осигурена възможност за извършване на измервания, необходими за определяне на мястото от подвижна и колебаеща се платформа;

2) тези измерения трябва да се изпълняват много бързо, а в идеалния случай мигновено, тъй като за възстановяването на истинския път на кораба определенията трябва да бъдат непрекъснати или, в краен случай, доста чести;

3) далечината на действие на измерителните средства трябва да осигурява определяне на мястото в цялата зона на хидрографските изследвания;

4) за правилното нанасяне на всички необходими обекти на изучавания район на картата определянето на местата трябва да бъде достатъчно точно.

Оценка за пригодността на едни или други средства и способи трябва да се базира на степента на удовлетвореност на тези основни изисквания. Освен това, следва да се стремим към най-простите, надеждните и икономичните способи, осигуряващи качествено изпълнение на изследванията при най-малки разходи на време, средства и при малко количество личен състав.

Болшинството от по-горе причислените изисквания могат да се охарактеризират с числа; така, изискването за точност на определените места се задават обикновено с допустимата величина на средно квадратичната погрешност, честотата – разстоянията между точките на определения на планшет или карата, далечината на действие зависи от размера на обследвания район.

Конкретните изисквания към точността на определяне на мястото зависи от много фактори и преди всичко от задачите и целите на дадените хидрографски изследвания. В Комитета по икономика и социален прогрес при ООН, за усвояването на Световния океан точността на определяне на мястото е от порядъка на 200 м и може да бъде напълно допустима, точност от 20 м обаче се явява съвсем желателна, а за детайлните изследвания тя е необходимо да се повиши до няколко метра. Ако тези изисквания бъдат разпространени за целия Световен океан, то в настоящия момент тяхното удовлетворяване ще се окаже доста трудна задача.

Най-високата точност на определяне на мястото винаги е желателна, тя позволява използването на резултатите от измерванията не само за изпълняваните изследвания, но и в бъдеще, когато изискванията ще се окажат доста по високи. За съжаление, повишаването на точността води към увеличаването на срока за работа и към тяхното оскъпяване. Поради това е необходимо да се установи такъв допустим предел на погрешност на определяне на мястото, който практически не снижава качеството на снимката.

При изпълнение на систематични хидрографски изследвания допустимата величина на средно квадратичната погрешност на определяне на мястото се указва в ръководствата, правилата или техническите предписания. Така, например, при детайлна снимка на релефа средната квадратична погрешност на определяне на мястото не трябва да превишава 1,5 мм в мащаба на планшета. При отсъствие на конкретни указания на допустимия предел на погрешността, тя се установява като се отчита зададената точност за снимката на релефа или възможността на средствата, използвани за измерваните дълбочини.

Способи и средства за определяне на мястото. Понастоящем все още не е намерен такъв универсален способ за определяне на мястото и средствата за неговата реализация, който да отговаря на всички причислени и по-горе споменатите изисквания, който да е пригоден повсеместно.

Хидрографската наука разполага с голям арсенал от способи за определяне на координатите. В зависимост от конкретната задача и обстановка, от изискванията за точност на знание на координатите, от наличието на съответните измерителни средства се използва един или друг способ.

Всички способи, използвани за определяне на мястото, използвани понастоящем при извършването на хидрографските изследвания, могат условно да се разделят на четири групи, в зависимост от физическите принципи, на които са основани измерителните средства: – зрителни; – радиотехнически; – астрономически; – хидроакустични.

При изпълнение на хидрографските работи в океана, когато определените места не притежават висока точност и се оказват редки за прокладка на промерните галси се използва изчислението (счисление) на пътя на кораба. В този случай обезателно се отчитат смущаващото въздействие на фактори като вятър и течение и щателно се определя поправката на лага и другите измерителни средства. Способите за определяне на мястото с прийомите по изчисление на пътя на кораба се изучават в навигацията и тук няма да бъдат разглеждани.

Зрителните способи предполагат наличие на видимост за наблюдение на опорните пунктове от кораба и са основани на извършване на измервания с помощта на оптични устройства. В тази група способи най-широко се използват права, обратна и комбинирана засечка.

Права засечка се използва на изходните пунктове; обикновено, едновременно се измерват с теодолити две направления от опорните пунктове към кораба.

Обратна засечка се изпълнява от определяната точка; тя може да се осъществява по пътя на едновременното измерване от кораба с помощта на секстант два ъгъла между опорните пунктове или две разстояния до опорните пунктове с помощта на оптични далекомери или по вертикални ъгли, измерени със секстант.

Комбинирана засечка се изпълнява както на опорния пункт, така и на определяната точка; например, едновременно се измерват хоризонтален ъгъл със секстант на кораба и направление с теодолит на опорния пункт. Възможни са и други комбинации на измерване.

От описанието на зрителните способи следва, че всички те са пригодни за определяне на мястото само при наличие на видимост и следователно могат да се използват само при не голямо отдалечение на района за работа от бреговата опорна мрежа. За определяне на мястото в тази група от способи се извършват измервания на разстояния или ъгли.

Радиотехническите способи за определяне на мястото исторически са възникнали от потребността за извършване на хидрографски работи на голямо отдалечение от брега, в открито море. В основата на измерване тук са заложени физическите свойства на електромагнитните колебания, а се реализират такива измервания с помощта на различни радиотехнически устройства. Съществуват множество радиотехнически средства, позволяващи получаването на координатите на кораба. Най-голямо приложение в хидрографията са получили така наречените радио навигационни системи (РНС).

За класификация на радио навигационните системи се използват два признака: – параметърът на електромагнитното поле, непосредствено измерван от радио техническа апаратура; – геометричен параметър, получаван в резултат на обработката на непосредствени измервания и служещи за изчисляването на координатите.

Приемайки за основа първия от споменатите признаци, всички радио навигационни системи могат да се разделят на следните групи: – честотно измерителни, или честотни; – фазометрични, или фазови; – амплитудни; – импулсни; – комбинирани.

В практиката на хидрографските изследвания най-широко се използват четирите последни групи.

Определянето на мястото с помощта на фазовите радио навигационни системи се основава на измерването на фазовите съотношения в електромагнитните полета при съгласувано излъчване на предавателите. Във всяка точка на полето разликата в фазите остава не изменена, а от точка към точка пропорционално се изменя разликата в разстоянията.

Амплитудните радио навигационни средства позволяват измерването на направленията на излъчващата брегова станция във връзка с това, че в приемните рамки амплитудата на резултиращия сигнал е пропорционална на ъгъла на тяхното завъртане относно направлението на разпространението на радио вълните.

Определянето на мястото с помощта на импулсните радио навигационни системи се основава на измерване на промеждутъка от време за пробег на електромагнитните вълни, излъчвани като кратки импулси. При измерване на разстояния корабните станции излъчват импулси от електромагнитни колебания, които се приемат и се ретлансират от бреговите станции. Разстоянието от кораба до бреговата станция в този случай се определя по времето, необходимо за разпространението на електромагнитния импулс от кораба до станцията и обратно. При измерването на разлики в разстоянията на кораба се измерва промеждутъка от време между пристигането на електромагнитните импулсни, синхронно изпратени от две брегови станции.

Комбинирани радио навигационни системи се наричат такива системи, в които за измерване се използват не един, а няколко (обикновено два) параметъра на електромагнитното поле. Най-голямо разпространение в тази грипа са получили импулсно – фазовите системи. Тук излъчването на електромагнитните колебания са импулси: грубите измервания се извършват по огъването на импулса, а точните – по фазата на носещите колебания.

Разглеждайки въпроса за класификацията на радио навигационните системи по геометричен признак, следва да отбележим, че геометричните величини с помощта на радио навигационните системи не се изменя непосредствено – те регистрират само параметрите на електромагнитното поле. Във много радио навигационни системи преводът на електромагнитните параметри в геометрични се осъществяват по пътя на преброяване по предварително установени формули или графики.

По геометричен признак всички радио навигационни системи могат да бъдат разделени на следните групи: – далекомерни, или стадиометрични; – разлико-далекомерни, или хиперболични; – ъгломерни, или азимутални; – ъгломерно далекомерни.

Принципно възможни са също елиптични радио навигационни системи, измерващи сума от разстояния.

Радиотехническите способи позволяват извършването на измервания независимо от видимостта и други метеорологични условия; това е позволило широко използване на радио техническите способи, което, на свой ред, е способствало за увеличаването на темповете на хидрографските изследвания.

Зоната на действие на електромагнитните колебания е много обширна, но техническите трудности принуждават създаването на радио навигационни системи с ограничена далечина на действие и с различна точност на измерване на навигационните параметри. Едни от тези системи са предназначени за високо точни работи на сравнително не големи разстояния от брега, други осигуряват хидрографските изследвания в отдалечени райони в океана.

Нека да обърнем внимание на това, че при известното многообразие на технически средства и в тази група от способи за определяне на мястото се измерват направления, разстояния или техните разлики.

Астрономичните способи използват астрономичните измервания за определяне на мястото в океана. Теорията и практиката на астрономичните способи за определяне на мястото се изучават в мореходната астрономия. Особеностите на използване на астрономичните способи в хидрографията се състоят в извършването на добавъчни измервания и прилагането на щателна математическа обработка, което позволява да се получи най-вероятното място с много висока точност.

Хидроакустичните способи за определяне на мястото са основани на използване на закономерностите на разпространение на звуковите колебания в морската вода. На корабите и на маяците – ответчици се установява хидроакустична приемно излъчваща апаратура. Излъчвателите преобразуват електрическото напрежение в механични колебания с висока честота, възбуждащи акустични вълни в морската вода. Тези колебания се приемат от приемни устройства. В приемниците протича обратен процес: механичните колебания се превръщат в електрически.

Съвкупността от излъчващи и приемни устройства образува навигационна хидроакустична система (НХС). Основни параметри, които се измерват при използването на НХС се явява времето, носещо информация за геометричните параметри: разстояния, направления, разлики в разстоянията.

По геометричен признак геометричните системи се делят на две групи: – далекомерно – азимутални; – далекомерни; – разлико-далекомерни.

С помощта на далекомерно – азимуталните системи на хидрографските кораби се измерват разстояния до хидроакустичните маяци и направления към тях. Достойнството на подобни системи се състои в това, че тук е възможно определянето на мястото само по един маяк – ответчик. Но ниската точност на измерване на направленията ограничава използването на далекомерно – азимуталните системи за хидрографски работи.

Далекомерните системи позволяват определяне на мястото по пътя на едновременното измерване на разстоянията до два и повече маяк – отвечици. Тези системи са получили най-голямо разпространение, тъй като притежават най-голяма точност.

Разлико – далекомерните системи включват три и повече маяк – отвечици. Тук едновременно се измерват минимум две разлики в разстоянията от маяците до кораба или от кораба до маяците. В зависимост от варианта в ролята на източник на началното излъчване може да бъде всеки хидроакустичен излъчвател на борда, или от синхронизирани дънни маяци.

От краткия обзор на способите за определяне на мястото следва, че не съществуват такива средства, които биха позволили непосредствено да измерват плановите координати X, Y или φ, λ. Независимо от физическите принципи, на които са основани всички упоменати средства, в процеса на измерване може да се получи пряко или косвено само разстояния, разлика в разстояния, направление и ъгли, явяващи се функция на координатите. Поради това винаги след измерването се извършват определени преобразования на измерените величини (функции) с цел получаване на координати.

За преобразуване на измерените функции в координати в хидрографията се използват три метода: – аналитичен; – линия на положение (графо – аналитичен); – мрежа от изолинии (графичен).

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар