Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье

Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье

Рассмотрены основы построения планшета обследованных акваторий по данным гидроакустического комплекса с нанесением эхограмм дна на спутниковые карты. Приведены характерные примеры реально обследуемых участков. Выполнена оценка погрешности построения планшета....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2013
Hauptverfasser: Гончар, А.И., Попова, Т.А., Федосеенков, С.Г.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Морський гідрофізичний інститут НАН України 2013
Schriftenreihe:Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
Schlagworte:
Современные методы и средства мониторинга и исследования процессов формирования и эволюции экосистемы Азово-Черноморского бассейна
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56908
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье / А.И. Гончар, Т.А. Попова, С.Г. Федосеенков // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 18-22. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-56908
record_format dspace
spelling irk-123456789-569082014-03-02T03:01:36Z Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье Гончар, А.И. Попова, Т.А. Федосеенков, С.Г. Современные методы и средства мониторинга и исследования процессов формирования и эволюции экосистемы Азово-Черноморского бассейна Рассмотрены основы построения планшета обследованных акваторий по данным гидроакустического комплекса с нанесением эхограмм дна на спутниковые карты. Приведены характерные примеры реально обследуемых участков. Выполнена оценка погрешности построения планшета. Розглянуті основи побудови планшета обстежених акваторій за даними гідроакустичного комплексу з нанесенням ехограм дна на супутникові карти. Наведено характерні приклади реально обстежуваних ділянок. Виконана оцінка похибки побудови планшета. The article covers the basics of building the tablet according to the surveyed waters sonar system with the application of the bottom echogram on satellite maps. Are specific examples of actual sampling sites. The estimation error of the tablet. 2013 Article Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье / А.И. Гончар, Т.А. Попова, С.Г. Федосеенков // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 18-22. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1726-9903 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56908 681.883.03 ru Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу Морський гідрофізичний інститут НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Современные методы и средства мониторинга и исследования процессов формирования и эволюции экосистемы Азово-Черноморского бассейна
Современные методы и средства мониторинга и исследования процессов формирования и эволюции экосистемы Азово-Черноморского бассейна
spellingShingle Современные методы и средства мониторинга и исследования процессов формирования и эволюции экосистемы Азово-Черноморского бассейна
Современные методы и средства мониторинга и исследования процессов формирования и эволюции экосистемы Азово-Черноморского бассейна
Гончар, А.И.
Попова, Т.А.
Федосеенков, С.Г.
Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье
Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
description Рассмотрены основы построения планшета обследованных акваторий по данным гидроакустического комплекса с нанесением эхограмм дна на спутниковые карты. Приведены характерные примеры реально обследуемых участков. Выполнена оценка погрешности построения планшета.
format Article
author Гончар, А.И.
Попова, Т.А.
Федосеенков, С.Г.
author_facet Гончар, А.И.
Попова, Т.А.
Федосеенков, С.Г.
author_sort Гончар, А.И.
title Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье
title_short Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье
title_full Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье
title_fullStr Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье
title_full_unstemmed Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье
title_sort оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье
publisher Морський гідрофізичний інститут НАН України
publishDate 2013
topic_facet Современные методы и средства мониторинга и исследования процессов формирования и эволюции экосистемы Азово-Черноморского бассейна
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/56908
citation_txt Оценка погрешности построения планшетов панорамной гидроакустической съемки на мелководье / А.И. Гончар, Т.А. Попова, С.Г. Федосеенков // Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу: Зб. наук. пр. — Севастополь, 2013. — Вип. 27. — С. 18-22. — Бібліогр.: 5 назв. — рос.
series Екологічна безпека прибережної та шельфової зон та комплексне використання ресурсів шельфу
work_keys_str_mv AT gončarai ocenkapogrešnostipostroeniâplanšetovpanoramnojgidroakustičeskojsʺemkinamelkovodʹe
AT popovata ocenkapogrešnostipostroeniâplanšetovpanoramnojgidroakustičeskojsʺemkinamelkovodʹe
AT fedoseenkovsg ocenkapogrešnostipostroeniâplanšetovpanoramnojgidroakustičeskojsʺemkinamelkovodʹe
first_indexed 2025-07-05T08:10:45Z
last_indexed 2025-07-05T08:10:45Z
_version_ 1836793773654278144
fulltext 18 18 УДК 681 .883 .03 А.И .Гончар, Т.А.Попова , С .Г.Федосеенков Научно-технический центр панорамных акустических систем НАН Украины, г.Запорожье ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ПЛАНШЕТОВ ПАНОРАМНОЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ НА МЕЛКОВОДЬЕ Рассмотрены основы построения планшета обследованных акваторий по дан- ным гидроакустического комплекса с нанесением эхограмм дна на спутниковые карты. Приведены характерные примеры реально обследуемых участков. Выполне- на оценка погрешности построения планшета. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: планшет, гидролокатор бокового обзора, полином Лагранжа. Успешное решение ряда важных стратегических, навигационно-гидро- графических и народнохозяйственных задач зависит от наличия информа- ции о рельефе дна и лежащих на нем объектов. Одним из наиболее эффективных средств площадного обследования дна больших акваторий является гидролокатор бокового обзора (ГБО), обладаю- щий высокой производительностью и разрешающей способностью. Результат обследования акватории − планшет с траекторией движения носителя (плав- средства) и нанесенными на него эхограммами дна с привязкой к координатам. Планшет дает возможность быстро и однозначно определить координаты заин- тересовавшей цели, дает более точное представление о её форме и размерах. Основные аспекты алгоритма построения планшета по данным пано- рамного гидроакустического комлекса приводились в работах [1, 2]. Можно выделить несколько этапов построения: • определение координат в локальной системе отсчета, связанной с приемо-излучающей антенной и ее диаграммой направленности; • внесение поправок координат, учитывающих взаимное расположение и ориентацию антенны по отношению к приемнику системы позициониро- вания на судне носителе; • внесение поправок координат с учетом крена, дифферента и рыскания судна; • непосредственный расчет географических координат цифровых отсче- тов отраженого сигнала. При исследовании прибережных зон нанесение планшета на спутнико- вые карты обеспечивает визуальную наглядность обследуемого участка, позволяет определять место расположения опасных в навигационном смыс- ле подводных объектов при составлении курсов на фарватерах, дает пред- ставление о природе объекта (например, газо- и нефтепроводы, идущие с суши под воду) [3, 4]. На рис.1 показана эхограмма обследования карьера добычи песка около о. Хортица с отмеченными характерными целями 1, 2, 3 (объекты очевидно связанные с промышленной деятельностью в этом районе), которые пред- ставляют интерес для исследования.  А .И .Гончар , Т .А .Попова , С .Г .Федосеенков , 2013 19 19 Р и с . 1 .Эхограмма обследования карьера добычи песка около о. Хортица с отмеченными характер- ными целями 1, 2, 3. По данным обследования с применением разработанных алгоритмов был построен планшет и совмещен со спутниковой картой (рис.2). На рис.3 показан фрагмент планшета, на котором отмечены характер- ные цели. Теперь можно определить расстояние и ориентацию относительно бе- рега, географические координаты отмеченных целей. Наиболее важной характеристикой любой методики обработки информа- ции является точность и оценка погрешности вычислений, особенно если ко- 1 2 3 20 20 Р и с . 2 .Наложение эхограммы обследования карьера на планшет и спутниковое изображение района. Р и с . 3 .Фрагмент планшета с отмеченными характерны- ми целями 1, 2, 3. нечным продуктом методики является карта или планшет места обследования. Для оценки среднеквадратичной погрешности построения планшета была разработана математическая модель, в которой учтена погрешность: устройства GPS, методов математического аппарата построения планшета, влияния углов крена, дифферента и рысканья носителя ГБО. Погрешность устройства GPS известна заранее. Незначительные изме- нения могут вносить неконтролируемые факторы: геометрия спутников, географическое место расположения устройства и т.д. Погрешность математического аппарата определяется погрешностью методов интерполяции. Оценку точности интерполяции полиномом Ла- гранжа дает формула [5]: 1 2 3 21 21 )!1( )()( 1 + ≤− + n M xLxf n n , (1) где )(1 1 ε+ + = n n fSupM , f(x) – значения пикселей планшета, Ln(x) – полином Лагранжа степени n, )(1 ε+nfSup – точная верхняя грань n + 1 производных погрешности ε. При расчете координат отмеченной цели с учетом крена носителя на угол ϕ, дифферента на угол ψ и рыскания на угол θ используется декартова система координат с началом отсчета в точке расположения антенны системы позиционирования. При этом, ось Ox направлена перпендикулярно курсу носителя и расположена в горизонтальной плоскости, ось Oy направ- лена вдоль курса носителя и расположена в горизонтальной плоскости, ось Oz перпендикулярна плоскости горизонта. Гидроакустическая антенна на- ходится в точке с координатами A(Ax, Ay, Az), отмеченная цель на эхограмме располагается в точке C(Cx, Cy, Cz). Используя рассчитанные координаты цели относительно гидроакус- тической антенны, и координаты гидроакустической антенны относительно антенны системы позиционирования носителя, координаты цели в местной системе отсчета относительно антенны системы позиционирования носите- ля будут находиться по формулам: ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) cos sin sin cos sin cos cos sin cos sin sin ; sin cos sin cos sin sin cos sin cos sin cos ; cos sin sin cos cos , x x z y x z y x z y x z z y x z C H r A A A A A C H r A A A A A C H A A A θ ψ θ ϕ ϕ θ ψ ϕ ϕ ψ θ ψ θ θ ϕ ϕ θ ψ ϕ ϕ ψ θ ψ ψ ϕ ϕ ψ = ⋅ − ⋅ ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅ − − ⋅ − ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ + ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅ + + ⋅ − ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ = − ⋅ + ⋅ + ⋅ + ⋅ ⋅ где H – значение глубины; r – наклонная дальность. Формула для расчета погрешности экранных координат: ( ) =∆ ц α (2) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 2 2 22 2 cos sin)sin( cos )sin( cos )cos( cos )sin(       ∆⋅⋅+      ∆⋅−+      ∆⋅+      ∆+∆= β β β βββ β R DG R R DG D R DG G R D ( ) ( ) 2 2 22 2 )cos()sin()cos(       ∆⋅−+      ∆⋅−+      ∆+∆=∆ R R DG D R DG G R D ц ββ , где ∆β – погрешность географической широты; ∆G – погрешость определе- ния расстояния до цели; ∆R – погрешность определения расстояния до центра земли; ∆D – погрешность для направления на цель. Среднеквадратичная погрешность построения планшета вычисляеться по формуле [5]: 2 1 ( ) 1 n i i x x S n= −= −∑ , (3) где n – количество точек планшета; xi – линейная погрешность в i-ой точке; x – среднее значение линейной погрешности. 22 22 Численные расчеты для планшета приведенного на рис.2 при погреш- ностью приемника GPS 15 м и наклонной дальности ГБО 100 м показывают, что линейная погрешность составляет 19 м, а S = 6·10–1 м. При использовании дифференциальных устройств GPS, погрешность которых составляет 0,05 м получаем, что линейная погрешность построения планшета 0,18 м, а S = 3·10–3 м. Таким образом, применяя разработанное программное обеспечение, можно строить планшет обследованных акваторий по данным панорамного акустического комплекса. Планшет дает возможность быстро и однозначно определить координаты заинтересовавшей цели. При помощи математиче- ской модели оценки линейной и среднеквадратичной погрешности построе- ния планшета, можно с достаточной точностью определить координаты места расположения обнаруженного объекта. Использование дифференци- альных устройств GPS при обследовании участков акваторий с помощью панорамного гидроакустического комплекса дает возможность уменьшить на порядок линейную погрешность построения планшета, а среднеквадра- тичную на два порядка. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гончар А.И., Федосеенков С.Г., Шлычек Л.И., Шундель А.И. Построение план- шета обследованных акваторий по данным панорамного акустического ком- плекса // X межд. конф. «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизи- ки – Га-2010».– СПб, 2010.– С.356-358. 2. Гончар А.И., Донченко С.И., Худоконь В.В., Шундель А.И. Создание автомати- зированного планшета панорамной съемки акваторий // Гідроакустичний жур- нал. (Проблеми, методи та засоби досліджень світового океану).– Запоріжжя: НТЦ ПАС НАНУ, 2007.– № 4.– C.49-53. 3. Гончар А.И., Худоконь В.В., Шлычек Л.И. Обработка данных в многоканальной системе сбора и обработки информации комплекса средств экологического мони- торинга акваторий // Гідроакустичний журнал. (Проблеми, методи та засоби дослі- джень світового океану).– Запоріжжя: НТЦ ПАС НАНУ, 2010.– № 7.– С.123-128. 4. Гончар А.И., Федосеенков С.Г., Шундель А.И., Худоконь В.В., Сафонов А.В. Со- вмещение планшета панорамного гидроакустического комплекса со спутнико- вой картой // Экологическая безопасность прибрежных и шельфовых вод и комплексное использование ресурсов шельфа.– Севастополь: ЭКОСИ-Гидро- физика, 2011.– вып.25.– С.111-118. 5. Корн Г., Корн Т.М. Справочник по математике (для научных работников и ин- женеров).– М.: Наука, 1974.– 832 с. Материал поступил в редакцию 08 .06 .2013 г . АНОТАЦ IЯ Розглянуті основи побудови планшета обстежених акваторій за да- ними гідроакустичного комплексу з нанесенням ехограм дна на супутникові карти. Наведено характерні приклади реально обстежуваних ділянок. Виконана оцінка похибки побудови планшета. ABSTRACT The article covers the basics of building the tablet according to the sur- veyed waters sonar system with the application of the bottom echogram on satellite maps. Are specific examples of actual sampling sites. The estimation error of the tablet.

Ähnliche Einträge