// Вие четете...

Ниво на океана

Точност и подробност на снимката. Част 1

„Казаното се забравя, написаното остава.“

Въведение. Разполагайки с изискванията, предявявани към изучаването на Световния океан в хидрографско отношение може да се премине към въпросите на планирането на хидрографските изследвания.

Планирането на снимка на релефа на дъното, това е сложен многостранен процес, включващ в себе си множество етапи от уясняване на целите и задачите, решавани от снимката и оценка на района до съставянето на плана за работа и разработката на научно – техническия проект и техническото предписание.

Всички тези етапи ние разгледахме при изучаването на общото планиране на океанографските изследвания. В днешната публикация ние ще разгледаме най-важните етапи, имащи своите особености. Тези етапи обхващат въпросите за подробността и необходимата точност на снимката.

При решаване на дадената задача голяма помощ могат да окажат методите на математическото моделиране, позволяващи да се получи количествено обоснование за вземане на решение за изпълнение на снимката.

Установяването на точността и подробността на снимката се явяват централен въпрос при проектирането на хидрографски изследвания, които са непосредствено свързани с качеството на снимката и нейната стойност. Точността на измерванията се сумира от точността на определяне на координатите на местата и точността на измервания параметър. Подробността на снимката се определя от между галсовите разстояния. Точността и подробността на снимката се установяват в зависимост от характера на решаваните задачи и поставените изисквания.

Определяне на необходимата точност на снимката. Хидрографските и геофизичните изследвания се явяват съставна част от комплексното изучаване на Световния океан.

В зависимост от вида на изследванията в процеса на проектиране се решават цял ред от задачи, но във всеки случай обикновено се решават следните основни задачи:

1. Провежда се анализ на научно – техническата обоснованост на изискванията, предявявани към хидрографските изследвания, и уточняване, в необходимите случаи, на тези изисквания.

2. Установява се степента на съответствие на съществуващата изученост с изискванията, предявявани към хидрографските изследвания в дадения район.

3. Определя се обема на хидрографските работи, точността и подробността на измерванията, които са необходими за удовлетворяване на поставените изисквания.

4. Извършва се икономическа обосновка на целесъобразността на провежданите работи, отговарящи на предявяваните изисквания, и уточняване на обема и съдържанието на хидрографските изследвания в конкретни райони на океана.

При установяване степента на съответствие на съществуващата изученост с предявяваните изисквания голямо значение има правилния избор на критерия на изученост. В настоящия момент няма единна формулировка за изучеността на Световния океан, а следователно, няма и единен критерий. Има няколко частни подхода, което се обяснява преди всичко с многообразието на задачите, решавани от ВМФ в океана, а също така на множеството параметри на океанографските полета, подлежащи на изучаване. От Хидрографска служба на ВМФ се изучават повече от 50 параметъра на хидрофизичните и геофизичните полета, и следователно това прави оценката по всички тези параметри практически не целесъобразна и абстрактна.

Поради това при оценка изучеността се изхожда от целите и задачите на изследването, изискуемата точност на снимката, изследваното поле и по-нататък от сравняването на наличния и изисквания материал. При това е необходимо да се отчита, че изискванията към по-рано изпълнени работи и възможностите на техническите средства по време на тяхното изпълнение са били по-ниски и, следователно е необходим критичен подбор.

Един от частните приложни методи за оценка изучеността е основан на отчета на фактическата и изискуемата подробност на снимката, характеризираща се от между галсовото разстояние.

В този случай степента на изученост на района, изразен в проценти, може да бъде оценена така:

където n – брой на участъците с различна степен на изученост;

si – площ на всеки участък;

– обща площ на района, подлежащ на изучаване;

ji – степен на изученост на всеки участък, зависещи от подробността на снимката.

Степента на изученост на отделния участък може да бъде определена по формулата:

Lф, Lт – Фактическо и изискуемо между галсово разстояние при изпълнение на непрекъсната снимка на галсите;

L`ф, L`т – Фактическо и изискуемо разстояние между точките на измерване (при изпълнение на снимката в отделните точки, равномерно разположени в дадения район).

След анализа на съществуващата изученост става възможно да се установи обема на допълнителните работи, които зависят от вече изпълнените изследвания в района, с зададената точност и подробност на снимката.

Точността и подробността, а следователно и допълнителния обем на работа, трябва да се отчита както спецификата на задачите, поставени пред Хидрографската служба в дадения район, така и особеностите на изучаваното поле, характеризиращо се в частност с неговите морфометрични характеристики.

При това трябва да се отчита:

– първо, възможността за изпълнение на работите, които могат да не бъдат пряко необходими за решаване на поставените задачи, но могат да бъдат изпълнени без особени допълнителни разходи;

– второ, военно – икономическата ефективност на провежданите работи, за което в последно време се придава голямо значение.

При избора на между галсовото разстояние определящи фактори се явяват:

– сложността на подводния релеф в пределите на обследваната акватория;

– диапазона на дълбочините, определящи навигационната безопасност в районите;

– точността на определяне на мястото в галса;

– значимостта на района в навигационно, военно, икономическо и научно отношение.

Качеството на всяка снимка в океана се характеризира не само с точността на измерване на параметъра, но и от интервала на дискретност, точността на определяне на отчитаните поправки, характера на изучаваното поле, а също така методите за неговото възстановяване с последващо картографиране.

В качеството на критерии за качеството на снимката обикновено се приема средната квадратична грешка на определяне на параметъра в всяка точка на изследваното поле, която в общ вид може да бъде представена с формулата:

където mн – средно квадратична грешка на измерване на параметъра с един прибор;

mп – средно квадратична грешка на сумарната поправка, с която се поправят резултатите от измерване;

mМ – средно квадратична грешка на определяне на параметъра вследствие неточност в координирането на снимката;

mин – средно квадратична грешка на интерполация между измерените значения на параметъра.

В зависимост от конкретния вид на снимката формула (2) може да се видоизмени, но смисълът на входящите в нея съставляващи си остават едни и същи.

По този начин, точността на снимката  в равна степен зависи от всички елементи, входящи в първата част на формула (2) и явяващи се в първо приближение независими случайни величини.

Важна задача при проектиране на снимката се явява установяването на такова оптимално съотношение между членовете в формула (2), което да съответства на изискванията за точност на снимката при най-малко разходи и най-кратки срокове.

Естествено, че за повишаване на точността няма смисъл да се стремим към намаляване на един от членовете, ако другите си остават достатъчно големи. Но отчитайки, че резултатите от измерванията на параметъра могат да бъдат използвани не само за картографиране, а и за други цели, целесъобразно е винаги да се стремим към намаляване на величината на грешката на измерване на параметъра с прибора и отчета на сумарната поправка (mн и mп). Факторите, определящи появяването на указаните грешки и техните величини, зависят от конкретния тип на прибора и методиката на отчитане на съответните поправки.

Средната квадратична грешка (СКГ) на определяне на параметъра вследствие на неточно координиране зависи, както от средствата и методите на координиране, така и от характера на изследваното поле в точката на измерване.

Величината mМ, изхождайки от различни предположения за свойствата на градиента на изучавания параметър в зададения район може да се изчисли по ред формули.

При определение на дадена грешка, която не е за района на снимката, а за конкретно място, измерването на нейната величина ще зависи от величината и направлението на градиента на полето G, а също така от величината и ориентацията на елипсата на грешките на определяне на мястото.

За този случай:

където n – векторна грешка на определяне на мястото в направление на градиента на изследвания параметър.

При проектиране на снимка в океана обикновено е неизвестно разпределението на градиента на изследвания параметър. Но, изхождайки от характера на полето, може да се предположи най-вероятното значение на модула на градиента.

Ако е известно вероятното значение на модула на градиента |Gв|, но не е известно неговото направление, то величината mМ, с отчитане на равната вероятност на всяко направление на градиента, се определя като:

където М – СКГ на определяне на мястото на кораба;

|Gв| – вероятното значение на модула на градиента на изследвания параметър.

При извеждане на формула (4) се предполага, че модулът на градиента е постоянен, а неговото направление е равно вероятно в пределите от 0 до 2.

Ако закона за разпределение на градиента на параметъра се явява функция на градиента и не зависи от неговото направление, тогава формулата за изчисляване на mМ изглежда по следния начин:

където t – средно квадратичното значение на модула на градиента на изследвания параметър.

Ако градиента може да бъде представен като сума от постоянна и променлива съставляваща, разпределени по закона и зависи само от модула на градиента, то в този случай грешката на определяне на параметъра, вследствие на неточното знание на мястото на кораба, се определя по формулата:

Формула (4), (5), (6) се явяват основни формули на априорната оценка на величината mM, а за оценка на точността на изследвания параметър в зададена точка на световния океан, СКГ при определяне на параметъра, вследствие грешката в координирането и векторната грешка на определяне на мястото в направлението на градиента могат да бъдат изчислени, с използването на значението на градиента на параметъра в дадената точка, по формула (2).

Коментари

Все още няма коментари

Публикувай коментар